Костанайский региональный университет имени Ахмет Байтұрсынұлы
Индий
- Химические, физические и физико-химические свойства:
Индия(III) антимонид; арсенид; арсенидфосфид (арсенофосфид И.); гидроксид [гидроокись И . (III) ] ; нитрат тригидрат (трехводный азотнокислый И. окисный); нитрид; оксид (окись И.); сульфат (сернокислый И. окисный); хлорид (треххлористый И.); цианид (цианистый И. окисный)
Характеристика элемента. Элемент III группы периодической системы. Атомный номер 49. Природные изотопы: 113In (4,28%), радиоактивный 115In (95,72 % ) .
Физические и химические свойства. Металл.
Давление паров. П.: 0,1333 Па (810°С), 1,333 Па (915°С), 13,33 Па (1045°C), 133,32 Па (1205°C), 1,3332 кПа (1410°С), 13,332 кПа (1685°С), 53,328 кПа (1900°С); антимонид И.: 0,1333 Па (546°С), 1,333 Па (616°С), 13,33 Па (700°С), 133,32 Па (801°С); нитрид И.: 0,1333 Па (468°С), 1,333 Па (509°С), 13,33 Па (554°С), 133,32 Па (605°С), хлорид H . (III) 0,1333 Па (243°C), 1,333 Па (279°С), 13,33 Па (319°С), 133,32 Па (357 0C), 1,3332 кПа (404°C), 13,332 кПа (458°C), 53,328 кПа (496 °С).
Устойчив на воздухе, корродирует в воде в присутствии воздуха. Является химическим аналогом галлия. В соединениях проявляет степени окисления + 1 , + 2 и + 3 (наиболее устойчива).
- Механизм воздействия на биоту:
Поступление, распределение и выведение из организма. Поступление И. в организм может иметь место при процессах получения концентрированных растворов И., его цементации, переплавки, рафинирования и электролиза; возможно воздействие на организм работающих паров солей И. в производствах, где И. используется в технологии получения металлокерамических изделий (Походзей). Возможно и воздействие растворов сульфата, хлорида и других соединений И. Например, при цементации индиевой губки из растворов солей, извлечении катода из электролита, очистке катода и анода и др., соединения И. могут загрязнять одежду, кожные покровы и слизистые. Загрязнение кожи рук, курение и прием пищи на рабочем месте могут приводить к попаданию этих веществ в пищеварительный тракт. Возможность ингаляционного воздействия соединений И. в условиях производства встречается реже, в основном при операциях получения и обработки солей (хлоридов, сульфатов, нитратов И.) и полупроводниковых сплавов металла (антимонид, арсенид, фосфид И.). Опасность ингаляционного воздействия незначительных примесей И. в составе смешанной пыли, образующейся при процессах пирометаллургического извлечения металла, относительно невелика, в этих случаях большее гигиеническое значение имеют основные компоненты этой пылевой смеси (цинк, свинец, кадмий). Возможность ингаляционного воздействия паров расплавленных металлов не очень значительна благодаря низкому давлению паров И. даже при температурах выше 10000C (а плавка его производится при более низких температурах и под слоем флюса). Частой формой возможного воздействия металлического И. на организм работающих можно считать его действие на кожные покровы, которые легко загрязняются металлом в силу его чрезвычайной мягкости и адгезивности.
Абсорбция И. после введения в желудок крысам составляет около 0,5 % дозы. Ионы И. в крови связываются с трансферрином и выводятся из организма мышей в течение 3 суток. Распределение металла в тканях в значительной степени определяется его формой. Ионы И. накапливаются, главным образом, в почках, в то время как коллоидный оксид И. (III) аккумулируется в печени, селезенке и других органах ретикулоэндотелиальной системы. Ионы И. экскретируются, в основном, с мочой (52 % введенной дозы у мышей), коллоидный И . — с калом (53 %). Такая же зависимость от формы наблюдается при изучении периода полувыведения И. из организма, протекающего двухфазно: для хлорида И.(III) быстрая фаза составляет у мышей 1,9 дня, медленная — 69 дней; для гидроксида И.— соответственно 2 дня и 73,8 дней. Около 60 % интратрахеально введенного крысам И. выделяется из легких в течение 16 дней, экскреция также носит двухфазный характер. В среднем период биологического полувыведения И. из организма составляет 14-15 дней (Fowler). При введении И. в желудок в течение 4,5 мес. в печени животных обнаружено 4 • 10-4 % , в почках - 4 • 10-5 % дозы. Несколько больше металла абсорбируется при поступлении через органы дыхания. В здоровых зубах людей содержание И. 0,001—0,01 мг/г золы (Походзей).
- Устойчивость в природных средах:
Содержание в природе. Кларк И. (0,25÷0,1)10-4 %, содержание в гранитном слое коры континентов 0,25•10-4% [15]. Известны три минерала И. — самородный И., рокезит CuInS2 и индит In2S4, но все они встречаются крайне редко. Практическое значение имеет накопление И. в сфалеритах (до 0,1-1 % ) , По [53], концентрация И. в морской воде 1•10-7 мг/л, где он находится, в основном, в виде In(OH)2+. Содержание И. в почве - около 1•10-5 %, в воздушной среде и дождевой воде — 0,3 нг/кг и менее 0,59 соответственно.
- Источники и пути поступления и миграции:
Антропогенные источники поступления в окружающую среду. Содержание И. в пылевых выбросах топливно-энергетических предприятий, где источником энергии является уголь, достигает 1 • 10-3 — 1 • 10-2 % [6]. Производственное получение И, связано с возможностью загрязнения атмосферы аэрозолями. При получении металлического И. в процессах возгонки, улавливания и транспортировки общая запыленность составляет 2,67—3,95 мг/м3 при содержании И. в пыли на уровне 0,068 %.
- Экологическая опасность:
Токсическое действие. Острое отравление. Животные. При введении в желудок крысам и в/брюшинно мышам оксида И. (III) в дозе 10 000 мг/кг гибели животных в течение двухнедельного наблюдения не отмечено. По ректальной температуре, ориентировочному рефлексу, суммационно-пороговому показателю пороговая концентрация при 4-часовой ингаляционной затравке крыс составляет 193 мг/м3, при введении в желудок З000 мг/кг. Однократное интратрахеальное введение привело в течение 12-месячного наблюдения к развитию воспалительных, склеротических фиброзных изменений в легких и дистрофических изменений во внутренних органах.
Ниже приводятся токсические дозы индия и его соединений:
* Вводилась растворимая соль индия. Соединение Животные Путь введения Доза, мг/кг Антимонид И. Мыши В/брюшинно ЛД50, 3700 Арсенид И. >> >> ЛД40, 10000 Кролики В желудок ЛД0, 10000 Арсенидфосфид И. >> >> >> ЛД0, 3700 Гидроксид И. Мыши >> >> ЛД100, 2000 Гидроксид И. колоидный >> В/венно ЛД0, 0,103 >> >> ЛД50, 0,323 Индия ион* >> >> ЛД0, 7,5 >> >> ЛД50, 12,5 Нитрат И. >> В желудок ЛД50, 3350 >> В/брюшинно ЛД100, 100 Сульфат И. Крысы В желудок ЛД100, 2000 Кролики >> >> ЛД100, 1300 Подкожное введение сульфата и хлорида И.(III) вызывает гибель крыс, начиная с дозы 10 мг/кг, кроликов — с 2 мг/кг; аналогичная величина для кроликов при в/венном введении 0,64 мг/кг. При введении в желудок мышам нитрата И. клиническая картина: адинамия, анорексия, паралич задних конечностей. При однократной 4-часовой ингаляционной затравке крыс арсенидом И. порог острого действия по интегральным показателям составлял 138 мг/м3
Интратрахеальное введение арсенида , арсенида – фосфида и антимонида И. вызывало воспалительные и фиброзные изменения в легких и дистрофические изменения в паренхиматозных органах. По параметрам острой токсичности антимонид И. относится к III классу опасности, арсенидфосфид и арсенид И.— к IV классу (Тарасенко, Фадеев; Походзей). Однократное в/венное введение хлорида И. (III) в дозах 3,6 мг/кг крысам и 16,5 мг/кг мышам вызывало обширный некроз извитых канальцев почек у животных, коллоидного гидроксида И.— некроз клеток печени и селезенки. Сульфат и нитрид И., введенные внутрь, снижают уровень сахара в крови кроликов, увеличивают содержание гликогена в печени и мышцах.
Повторное отравление. Животные. Общая доза 3,3 г нитрата И., введенная в течение месяца в желудок морским свинкам, к концу затравок привела к падению массы тела, лейкоцитозу, уменьшению относительного содержания глобулинов и SH-групп в сыворотке, увеличению массовых коэффициентов почек и сердца. Патоморфологически у животных отмечались дистрофия и слущивание поверхностного эпителия слизистой желудка и тонкого кишечника, зернистая белковая дистрофия извитых канальцев почек, ожирение и дистрофия гепатоцитов с участками некроза.
Имеются сведения о тератогенном и эмбриотоксическом действии In(NO3)3 на хомяков (Ferm, Carpenter). Способность к кумуляции арсенида И. выражена умеренно (коэффициент кумуляции 4,1).
Хроническое отравление. Животные. Ингаляция оксида И.(III) (5 раз в неделю по 4 ч., 4 мес.) в концентрации 39,5 мг/м3 вызвала у крыс снижение суммационно-порогового показателя через 1 и 4 мес. затравки и ректальной температуры через 4 мес., увеличение содержания эритроцитов в периферической крови через 4 мес., гемоглобина и лейкоцитов — через 2 недели воздействия. Патоморфологически в течение затравки и после восстановительного периода выявлены воспалительные изменения бронхов, дистрофия и метаплазия эпителия, в альвеолярной паренхиме — скопление мелких гранул золотистого пигмента, макрофагов, лимфоидных клеток, развитие рыхлой волокнистой соединительной ткани, в остальных органах —- зернистая дистрофия функциональных элементов. Аналогичное воздействие In2O3 в концентрации 11,5 мг/м3 признано пороговым, такая же ингаляция в концентрации 0,98 мг/м3 не привела к сдвигам исследуемых показателей (Походзей). Ежедневно в течение 4,5 мес. введение нитрата И. в желудок кроликам в дозе 0,16 г/кг вызывало снижение α2- и γ-глобулинов, полнокровие внутренних органов, дистрофические изменения в печени и почках.
Человек. Лица, занятые получением И., жалуются на боли в суставах, костях, разрушение зубов, нервные и желудочно-кишечные расстройства, боль в области сердца и общую слабость.
Местное действие. Животные. В опытах на крысах и морских свинках при аппликации 5 0 % мази оксида И.(III) на ланолине и 95% водной суспензии раздражающего, кожно-резорбтивного и сенсибилизирующего действия не выявлено. Внесение 50 мг в конъюнктивальный мешок глаза кроликов не сопровождалось изменениями со стороны слизистой оболочки и глазного яблока. При аппликации на кожу и слизистые нитрид, хлорид , а так же цианид И.(III) оказывают выраженное повреждающее действие (раздражение, некротические и рубцовые изменения). Металлический И. и нерастворимые его соединения такими свойствами не обладают (Походзей). Исследованиями Рощина и др. показано, что при повторных ежедневных аппликациях InCl3 на выстриженную кожу морской свинки максимальная концентрация, не вызывающая раздражающего действия,— 5 % . При эпикутанной и субкутанной сенсибилизации выявлено аллергическое действие соединения
- Нормы содержания:
Вещество Воздух рабочей зоны Атмосферный воздух Класс опасности Источник ПДКр.з'
мг/м3ВДКа.в'
мг/м3Индия нитрат (в пересчете на индий ) - 0,05 3 Н-39 Индия (III) оксид 4,0 - 3 Н-24 - Контрмеры:
Меры профилактики. Процессы возгонки, улавливания и транспортировки металлического И. должны быть механизированы и исключать возможность загрязнения воздушной среды пылью. При процессах получения концентрированных растворов И., его цементации, переплавки, рафинировании основное внимание следует сосредоточить на устранении источников, выделяющих пары солей И., а при получении металлокерамических изделий и пайке — аэрозоль металлического И. Индий должен соответствовать требованиям отраслевого стандарта 48-133.18—78 «Сплавы и припои на основе олова, свинца и индия для полупроизводственной техники» (08-6-ту-968.23.09.82) и технических условий «Индий высокой чистоты» (Минцветмет СССР 08-6ту-1085.02.12.82). Оборудование для получения И. и его соединений должно иметь аспирацию и размещаться в помещениях, оборудованных общеобменной вентиляцией. Промышленные отходы следует утилизировать согласно санитарных правил «Порядок накопления, транспортировки, обезвреживания и захоронения токсичных промышленных отходов» (М., М З СССР, 1985).
Работающие, при получении спецодежды, спецобуви и предохранительных приспособлений, должны быть проинструктированы о порядке пользования этими средствами и ознакомлены с требованиями по уходу за ними в соответствии с «Инструкцией о порядке выдачи, хранения и пользования спецодеждой, спецобувью и предохранительными приспособлениями», утвержденной постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по вопросам труда и заработной платы № 786 от 11 июня 1960 г. Принимаемые на работу и работающие должны проходить предварительные и периодические медицинские осмотры согласно приказу МЗ СССР № 700.
- Источники:
- Бусев А. И. Аналитическая химия индия. M., 1958. 244 с.
- Походзей Ю. И. // Гигиена труда и проф. заболевания. 1984. № 4. С. 43-45; 1985. № 12. С. 38 - 39 .
- Рощин А. В. и др. // Гигиена труда и проф. заболевания. 1982. № 2.С. 5 - 8 .
- Смирнов В. А. и др. Химия одновалентного индия. Ш., 1986. 152 с.
- Тарасенко Н. Ю, Фадеев А. И. // Гигиена и санитария. 1980. № 10. С. 13 - 16 .
- Федоров П. И. и др. Химия галлия, индия, таллия. Новосибирск, 1977. 222 с.
- Ferm V. H., Carpenter S. J.//Toxicol, a. Appl. Pharmacol. 1970. Vol. 16. P. 166-170.
- Fowler В. A.//Handbook on the Toxicology of Metals. Amsterdam etc.1979. P. 429-434