НИКЕЛЬ
     

F. William Sunderman, Jr.

Соединения никеля (Ni), представляющие интерес для промышленности - это оксид никеля (NiO), гидроксид никеля , субсульфид никеля , сульфат никеля и хлорид никеля . Карбонил никеля рассматривается в отдельной статье про карбонилы металлов.
     
Месторождения и использование
Никель (Ni) составляет от 5 до 50 процентов массы метеоритов; кроме того, он встречается в рудах в сочетании с серой, кислородом, сурьмой, мышьяком и/или кремнием. Рудные месторождения, имеющие коммерческую значимость, в основном представляют собой оксиды (например, латеритные руды, содержащие смесь оксидов никеля и железа) и сульфиды. Пентландит , основной сульфидный минерал, как правило, присутствует в отложениях вместе с пирролитом , халькопиритом и небольшими количествами кобальта, селена, теллура, серебра, золота и платины. Значительные месторождения никелевых руд были обнаружены в Канаде, России, Австралии, Новой Каледонии и на Кубе.
     
Поскольку никель, кобальт и железо в сульфидных рудах встречаются в виде чистого металла, для их выделения после измельчения руды используются механические методы концентрации: флотация и магнитная сепарация. Концентрированный никель преобразуют в массу сульфида никеля посредством термической обработки. Эта масса очищается электролизом или при помощи так называемого “процесса Монда”. Этот метод предполагает измельчение массы с последующим ее кальцинированием и обработкой моноксидом углерода (угарным газом) при с целью получения газообразного карбонила никеля . Последний разлагается при температуре от 200 до ; конечным продуктом процесса является чистый никель в порошкообразном состоянии. В мире производится порядка 70 тысяч тонн никеля в год.
     
В промышленности используются более трех тысяч сплавов и соединений никеля. Нержавеющая сталь наряду с другими сплавами никеля-хрома-железа широко применяются в коррозиеустойчивом оборудовании, архитектуре и изготовлении кухонной посуды. Латунь и прочие сплавы никеля с медью употребляются для отлива монет, оборудования для пищевой и молочной промышленности. Сплавы никеля с алюминием применяют для изготовления магнитов и катализаторов. Нихромовые сплавы используются в нагревательных элементах, газовых турбинах и реактивных двигателях. В ювелирном деле применяются сплавы никеля с благородными металлами. Металлический никель, его соединения и сплавы имеют широкий спектр применения и в других отраслях промышленности - гальваностегии, изготовлении магнитных лент для аудиозаписи, составляющих компьютера, сварочного оборудования, хирургических протезов и пломб, никелево-кадмиевых аккумуляторов, красителей (например, желтый титанат никеля), форм для стеклянных и керамических сосудов. Они используются также в качестве катализаторов для реакций гидрогенизации, органического синтеза и последней стадии газификации угля (метанизация). Профессиональный контакт с никелем может иметь место также при утилизации вторсырья, поскольку никельсодержащие материалы - особенно отходы сталелитейной промышленности - обычно плавят, очищают и используют для получения сплавов, похожих по химическому составу на исходную стадию процесса утилизации вторсырья.
     
Опасность для здоровья
Опасность никеля для здоровья человека в основном связана с риском возникновения заболеваний следующих трех групп:
     

1. аллергия
2. ринит, синусит и респираторные заболевания
3. рак носовой полости, легких и прочих органов.
     
Опасность, которую представляет для человека карбонил никеля, рассматривается отдельно в главе про карбонилы металлов.
     
Аллергия. Никель и его соединения - одна из самых распространенных причин возникновения аллергических контактных дерматитов. Этот вопрос актуален не только для лиц, имеющих контакт с никелем в силу своей профессии; обострение чувствительности кожи наблюдается у представителей самых различных профессий вследствие контакта с никельсодержащими предметами - монетами, ювелирными изделиями, корпусом часов, никелевыми пряжками для одежды. У людей, контактирующих с никелем, дерматит обычно начинается в виде папулярной экземы кистей рук. Постепенно кожа поражается экземой, а на хронической стадии часто развивается лишай. Иногда никелевая сенсибилизация приводит к развитию конъюнктивита, эозинофильного пневмонита и местных или системных реакций на никельсодержащие имплантанты (например, внутрикостные стержни, зубные пломбы и скрепки, протезы сердечных клапанов). Экзема кистей рук у лиц, чувствительных к никелю, может развиться и вследствие поглощения воды или пищи, содержащей избыточное количество этого элемента.
     
Ринит, синусит и респираторные заболевания. У рабочих никелеочистительных комбинатов или гальванических цехов, имеющих продолжительный и интенсивный контакт с пылеобразным или аэрозолеобразным никелем, а также с растворимыми соединениями этого элемента, могут развиваться хронические заболевания верхних дыхательных путей, такие как гипертрофический ринит, носовой синусит, аносмия, полипоз носа и разрушение носовой перегородки. Имеются сведения и о вызванных никелем заболеваниях нижних дыхательных путей (например, бронхит, фиброз легких), однако они встречаются не часто. Рендалл с коллегами (Rendall et al.) сообщает о крайне серьезных неблагоприятных последствиях вдыхания пылеобразного никеля у одного из рабочих электролизного цеха; авторы подчеркивают необходимость ношения защитной спецодежды при проведении подобного рода работ.
     
Рак. Эпидемиологические исследования рабочих, занятых на очистке никеля в Канаде, Уэльсе, Германии, Норвегии и России указывают на повышенный уровень смертности от рака легких и носовой полости. У ряда групп рабочих никелеочистительных предприятий отмечалась также повышенная заболеваемость злокачественными опухолями - карциномой гортани, почек, предстательной железы или желудка, а также саркомами мягких тканей, однако с точки зрения статистики достоверность этих данных вызывает сомнения. Повышенный риск раковых заболеваний легких и носовой полости в основном был зафиксирован у тех рабочих, которые в силу специфики своего труда имеют дело с большими количествами никеля (термическая обработка, электролиз). Несмотря на то, что обычно эту опасность связывают с контактом с нерастворимыми соединениями никеля, например, с его субсульфидом и оксидом, растворимые соединения в ракурсе этих данных также представляются канцерогенными.
     

Эпидемиологические исследования риска возникновения рака в среде рабочих тех отраслей промышленности, где применяется никель, до сих пор не позволяли сделать вывод о его повышенной вредности, однако недавно полученные данные заставляют нас признать, что для сварщиков, дробильщиков, рабочих электролизного цеха, а также для изготовителей батарей риск раковых заболеваний слегка повышен относительно нормы. Рабочие этих специальностей часто имеют дело с пылью и парами, содержащими в смеси два или более канцерогенных металла (например, никель и хром, или же - никель и кадмий). Основываясь на анализе эпидемиологических исследований, Международное агентство по изучению рака (МАИР) в 1990 году пришло к следующему выводу: “Имеются достаточные основания считать сульфат никеля и сочетание сульфидов и оксидов его, применяемое в очистке никеля, канцерогенными для человека. Что же касается самого металлического никеля - чистого и в сплавах - данные на этот счет недостаточны”. Соединения никеля были классифицированы как “канцерогенные для человека” (группа 1), а металлический никель - как “потенциально канцерогенное вещество” (группа 2В).
     
Воздействие никеля на почки. У рабочих, имеющих интенсивный контакт с растворимыми соединениями никеля, может развиваться дисфункция трубчатых элементов почек, подтверждением чему служит повышенный уровень выделения -микроглобулина () и N-ацетилглюкозаминидазы (NAG).
     
Рекомендации по безопасности и охране здоровья
Общие правила наблюдения над здоровьем рабочих, контактирующих с никелем, были предложены в 1994 г. Ассоциацией Экологических Исследований Производителей Никеля (NiPERA) и Институтом Развития Никелевой Промышленности (NiDI). Ключевые элементы этих правил суть следующие:
     
Медицинское обследование при приеме на работу. Цель этого обследования - выявить уже наличествующие у нанимающегося медицинские параметры, могущие стать решающими в вопросе приема его на ту или иную работу и предрасполагающие к дальнейшим функциональным, физиологическим или патологическим изменениям. Обследование включает в себя (1) подробный анамнез и выяснение трудовой биографии с особым акцентом на заболевания легких, имевшиеся случаи контакта с легочными токсинами, аллергические заболевания (в особенности никелевого генеза), как перенесенные в прошлом, так и наличествующие на день приема на работу, астму, вредные привычки (алкоголь, курение), (2) полное терапевтическое обследование как таковое, при котором особое внимание уделяется состоянию органов дыхания и кожи, и (3) подбор необходимых средств защиты органов дыхания.
     
В полное обследование могут входить также рентгеноскопия грудной клетки, легочные функциональные тесты, тесты для органов слуха и зрения. Тест на чувствительность участка кожи к никелю обычно не проводится, поскольку подобные тесты могут сенсибилизировать организм. Если на предприятии проводится биологический мониторинг среди контактирующих с никелем рабочих (см. ниже), при предварительном обследовании замеряются также уровни концентрации никеля в моче и сыворотке крови.
     
Периодическое обследование. Целью периодического медобследования, как правило, производимого раз в год, является, с одной стороны, контроль за общим физическим здоровьем рабочего, а с другой - выявление проблем, имеющих отношение к никелю. Обследование включает в себя обновление анамнеза информацией о недавно перенесенных заболеваниях и повторную оценку умения рабочего пользоваться личными средствами защиты органов дыхания для конкретного производственного процесса. Легочные симптомы выявляются на основе анализа стандартной анкеты для страдающих хроническим бронхитом. В некоторых странах узаконена рентгеноскопия грудной клетки, легочные функциональные тесты (например, тест на жизненную емкость легких и измерение объема легких респирометром) проводятся на усмотрение врача-терапевта. Для рабочих, занятых на особо рискованных технологических процессах, могут быть также периодические процедуры по выявлению раковых заболеваний (например, риноскопия, рентгеноскопия носовой полости, биопсия носовых мышц, цитологические исследования).
     
Биологический мониторинг. Анализ концентрации никеля в моче и сыворотке крови может отражать степень недавнего контакта рабочего с металлическим никелем и его растворимыми соединениями, но не дает достоверной информации по общему пулу никеля в организме. Применение биологического мониторинга и рамки его были изложены в кратком виде Сандерманом и его сотрудниками (Sunderman et al.) в 1986 г. Технический доклад по анализу никеля во внутренних жидкостях организма был опубликован в 1994 г. Комиссией по Токсикологии при Международном Союзе Теоретической и Прикладной Химии (ИЮПАК). Национальный Комитет по Максимально Допустимым Концентрациям Рабочих Веществ (Нидерланды) предложил в качестве критической концентрацию 5 мг/л (при измерениях обоих параметров в конце рабочей недели или смены). При этой концентрации необходимо установить регулярный контроль состояния здоровья рабочего, контактирующего с металлическим никелем или его растворимыми соединениями. Если на предприятии проводится биологический мониторинг, его данные должны дополнять мониторинг экологический - оценка уровня контакта не должна ограничиваться биологическими данными. Стандартный метод анализа содержания никеля в атмосфере в месте произведения работ был разработан в 1995 г. Исполнительной Комиссией по Технике Безопасности и Здравоохранению Великобритании.
     
Лечение. При случайном приеме воды с высокой концентрацией хлорида и сульфата никеля эффективным оказалось консервативное лечение с внутривенным введением диуретиков (Sunderman et al.1988). Лучшая терапия для никелевых дерматитов - ограничение контакта с веществом. При этом особое внимание следует обращать на гигиенические процедуры. Лечение острых отравлений карбонилом никеля рассматривается в главе про карбонилы металлов.