Ванадий

Описание.
   Ванадий (лат. Vanadium)- химический элемент V группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Имеет атомный номер 23, атомную массу 50,9415. Чистый ванадий - это ковкий твердый металл серебристо-серого цвета . Плотность его 6,11 г/см3, что позволяет отнести его к тяжелым металлам. Температура плавления - 1920 oC.
   Ванадий был открыт шведским химиком Сефстрёмом (Sefstrom) в 1830 г. Свое название получил в честь древнескандинавской богини красоты Ванадис (она же Фрея). Подробнее об истории открытия ванадия и его названиях см. книгу проф. Химического факультета МГУ Н.А. Фигуровского "Открытие элементов и происхождение их названий".
   Соединения ванадия довольно широко распространены в природе. Его содержание в земной коре составляет 0,009 %. Вместе с тем, ванадийсодержащие минералы (ванадинит, чилеит, патронит, карнотит) в виде самостоятельных залежей не встречаются, а рассеяны в железных рудах (которые и являются важным источником промышленной добычи ванадия), в нефтяных месторождениях, в залежах асфальтов, битумов, горючих сланцев, углей (например, в Перу) и т.п. Поэтому ванадий относят к числу достаточно редких элементов.
   Чистый ванадий - химически стойкий металл. Он не подвержен воздействию воды, в том числе морской. Он также не реагирует с соляной и слабой серной кислотами, растворами щелочей. Растворяется в концентрированной серной кислоте, в плавиковой (фтористоводородной) и азотной кислотах, а также в "царской водке".
   В силу своих свойств ванадий находит применение как легирующий компонент при производстве специальных сталей и сплавов, применяемых в автомобильной, авиационной и космической технике, морском судостроении. В меньшей степени соединения ванадия используют в процессе производства резины, керамики, некоторых химикатов, а также в текстильной, лакокрасочной и стекольной промышленности.

Источники.
   Основным источником поступления ванадия в подземные воды являются железные и полиметаллические руды, содержащие небольшую примесь ванадия, а также экологические факторы: сточные воды предприятий черной и цветной металлургии, добыча и переработка нефти, сжигание углеводородного топлива (например, выбросы автомобилей). Ванадий имеет свойство связываться с другими элементами и частицами и поэтому в основном задерживается в почве, где и остается длительное время. В растениях обнаруживаются только незначительные следы ванадия, что свидетельствует о его слабом накоплении в растительных тканях.

Влияние на качество воды.
   В воде ванадий образует устойчивые анионные комплексы (V4O12)4- и (V10O26)6-. В миграции ванадия существенна роль его растворенных комплексных соединений с органическими веществами, особенно с гумусовыми кислотами. Концентрация ванадия в природных водах ничтожна - сотые и тыс. доли мг/л. В таких количествах ванадий не оказывает сколь-нибудь значительного влияния на качество воды. Очевидно этот факт и является причиной того, что ни ВОЗ, ни USEPA, ни ЕС содержание ванадия в воде не нормируют. По российским нормам предельно допустимая концентрация ванадия для питьевой воды составляет 0.1 мг/л. Практически такие концентрации могут встречаться только при проникновении в подземные воды ванадийсодержащих сточных вод.

Пути поступления в организм.
   Основной источник поступления ванадия в организм - вдыхание частичек пыли, содержащих оксиды ванадия (например, на металлургическом производстве или вблизи объектов, на которых сжигаются содержащие ванадий нефтепродукты или уголь). Этот путь является и наиболее опасным с точки зрения негативного влияния на здоровье человека. Более "физиологичный" путь поступления ванадия в организм - с пищей (в сравнительно небольших количествах). К числу содержащих ванадий продуктов можно отнести (1 мкг% соответствует содержанию элемента в микрограммах на 100 грамм продукта): рис ( 400 мкг%), фасоль (190 мкг%), редис (185 мкг%), ячмень (172 мкг%), гречиха (170 мкг%), зеленый салат (170 мкг%), горох (150 мкг%), картофель (149 мкг%), а также ненасыщенные жиры и масла растительного происхождения, укроп, петрушку.
   Поступление с водой незначительно. Некоторые лекарства (например, антибиотики) также содержат ванадий.

Потенциальная опасность для здоровья.
   Наибольшему воздействию при вдыхании содержащей ванадий пыли подвержены легкие, бронхи, глаза. Рабочие, вдыхавшие такую пыль даже непродолжительное время жалуются на раздражение и хрипы в легких, кашель, боли в груди, насморк и першение в горле. Иногда наблюдается удушье, зеленоватый налет на языке и побледнение кожных покровов. Правда, эти признаки исчезают уже вскоре после прекращения вдыхания загрязненного воздуха. Аналогичные результаты были получены и на животных. По данным Агентства по учету токсических веществ и болезней США (US Agency for Toxic Substances and Disease Registry) других типов воздействия ванадия на организм человека не наблюдается. Данные об отрицательном влиянии ванадии при его поступлении с пищей или при кожном контакте отсутствуют. Тем не менее, опыты, проводившиеся на животных показали, что воздействие сверхвысоких доз ванадия приводит к смертельному исходу. У беременных животных, подвергавшихся воздействию несколько меньших доз наблюдались дефекты у новорожденных. У животных, долгое время вдыхавших или получавших с пищей значительные количества ванадия появлялись незначительные проблемы с печенью и почками. Следует отметить, что те дозы ванадия, которые использовались в опытах многократно превышают концентрации, имеющие место в природе.
   Департамент здравоохранения США (The Department of Health and Human services), Агентство по исследованию рака (International Agency for Research on Cancer) и Агентство по охране окружающей среды США (Environmental Protection Agency) не относят ванадий к числу канцерогенов. При исследовании животных, длительное время получавших повышенные дозы ванадия с водой, рост числа опухолевых заболеваний не выявлен.
   В российских источниках, правда, удалось обнаружить информацию о вредном воздействии ванадия. Интересующихся отсылаем на соответствующую страницу сайта МНИИ Педиатрии и детской хирургии.

Физиологическое значение.
   Суммируя различные источники, можно сказать, что ванадий - это микроэлемент, участвующий в регулировании углеводного обмена, сердечно-сосудистой деятельности (в частности, уменьшает выработку холестерина). Ванадий участвует также в процессах формирования костей и зубов, роста и метаболизма жиров, а также стимулирует рост и репродукцию клеток, действуя при этом как противораковое средство. Ванадий вместе с цирконием, сопутствуя серебру, благотворно действует на функции паренхиматозных органов (печень, селезенка, легкие), щитовидной и поджелудочной желез, гипофиза, половых органов, мышечной системы.
   Хотя дефицит ванадия у человека - редкое явление, однако у подопытных животных нехватка ванадия приводит к ухудшению роста зубов, костей, хрящей и мускулов, а также ослаблению функции размножения. Существуют также американские данные о том, что недостаток ванадия связан с развитием диабета. По крайней мере дефицит ванадия, наряду с недостатком хрома и цинка, является одним из важнейших индикаторов симптомов диабета. Депонируется ванадий в основном в костных и жировых тканях.
   Уровень суточной потребности организма человека в ванадии не установлен, но по экспертным оценкам составляет около 2 мг в день.

Технология удаления из воды.
   Обратный осмос, ионный обмен, дистилляция.

Вверх