تحقیق آلیاژ های کادمیم

کادمیم

کادمیم عنصری فلزی نرم به رنگ سفید مایل به آبی است که براحتی با چاقو بریده می شود .این عنصر در سال 1817 توسط Fredrich Stromeyer دانشمند آلمانی کشف گردید . در بسیاری از موارد مانند روی عمل می کند. این عنصر به عنوان محصول فرعی از تسویه روی بدست می آید . کادمیوم و ترکیبات آن بسیار سمی هستند .

Stromeyer این عنصر را به صورت ناخالص از کربنات روی به دست آورد. کادمیوم در مقیاس کوچک در نهشته های روی مثل سولفید روی ZnS یافت می شود. سولفید کادمیوم تنها کانی است که کادمیوم از آن به دست می آید. بیشتر کادمیوم تولید شده از نهشته های سرب و روی و مس است. بیشتر خصوصیات این عنصر شبیه روی است. در سال 1927 کنفرانس بین المللی وزن و اندازه گیری میزان طیف خطی کادمیوم را 164.13 طول موج اعلام کرد.

کادمیوم یکی از عناصر دارای نقطه ذوب پایین در آلیاژ ها به شمار می رود. از این عنصر برای آبکاری الکتریکی استفاده می شود که در این روش حدود 60 درصد کادمیوم استفاده می شود. همچنین از این عنصر برای لحیم کاری و پیلهای استاندارد E.M.F، باتری های نیکل – کادمیوم و کنترل شکافت هسته ای استفاده می شود. ترکیبات کادمیوم در فسفرهای تلویزیون های رنگی و سیاه سفید و فسفرهای سبز و آبی برای تیوپهای تلویزیون رنگی کاربرد دارد. از ترکیب سولفید کادمیوم برای ساخت رنگدانه زرد استفاده می شود. کادمیوم و ترکیبات محلول آن سمی هستند.

قیمت کادمیوم با خلوص بالا در بازار 12 دلار در یک پوند است.

به علت خصوصیات سمی که این عنصر دارد کارگران معدن در معرض گاز خطرناک قرار دارند. در موقع لحیم کاری نقره به علت اینکه دارای مقداری کادمیوم است باید دقت لازم را به عمل آورد تا با پوست دست نباید برخورد داشته باشد. پرتودهی کادمیوم از 0.01 mg/m3 تجاوز نمی کند. پرتودهی گاز اکسید کادمیوم از 0.05 mg/m3 تجاوز نمی کند. و ماکزیمم غلظت آن نباید از 0.05 mg/m3 تجاوز کند.

اثرات کادمیوم بر روی سلامتی

کادمیوم در پوسته زمین یافت می شود و معمولا در ترکیب با روی یافت می شود. به علاوه کادمیوم در صنعت به عنوان محصول فرعی و اجتناب ناپذیر دراستخراج روی، سرب و مس می باشد. بعد از کاربرد، کادمیوم وارد محیط زیست و عمدتا زمین می شود. زیرا در کودها و آفت کشها به کار می رود.

کادمیوم عمدتا از راه غذا وارد بدن انسان می شود. غذاهایی که میزان کادمیوم موجود در آنها بالاست، باعث می شوند که غلظت کادمیوم در بدن انسان به شدت افزایش یابد. از جمله این غذاها، جگر، قارچ، صدف، صدفهای رودخانه ای، پودر کاکائو و جلبک دریایی خشک شده هستند.

سیگار کشیدن هم باعث می شود که میزان کادمیوم در بدن انسان افزایش یابد. دود توتون، کادمیوم را وارد ریه می کند. خون این کادمیوم را در بقیه بدن به گردش در می آورد و اثرات آن را در بدن افزایش می دهد.

در سایر موارد افزایش میزان کادمیوم در افرادی رخ می دهد که در نزدیکی محل دفع زباله های خطرناک و یا در نزدیکی کارخانه هایی زندگی می کنند که کادمیوم را وارد هوا می کنند و در افرادی رخ می دهد که در صنعت تصفیه فلز کار می کنند. تنفس کادمیوم به ریه آسیب شدیدی وارد می کند و حتی ممکن است باعث مرگ شود.

کادمیوم در ابتدا توسط خون به کبد می رود. در کبد کادمیوم به پروتئین ها متصل می شود و کمپلکسی را تشکیل می دهد که به کلیه می رود. کادمیوم در کلیه تجمع می یابد و باعث اختلال فرآیند تصفیه می شود. این امر باعث دفع پروتئینهای ضروری و قند از بدن می شود و به کلیه آسیب می رساند. دفع کادمیوم تجمع یافته در کلیه مدتی طولانی طول می کشد.

عوارض دیگری که توسط کادمیوم ایجاد می شود عبارتند از:

-اسهال، شکم درد و استفراغ شدید

-شکستگی استخوان

-عقیم شدن و نازایی

-آسیب سیستم عصبی مرکزی

-آسیب سیستم ایمنی

-ناهنجاریهای روانی

-آسیب احتمالی DNA یا سرطان

اثرات زیست محیطی کادمیوم

به طور طبیعی سالانه مقدار بسیار زیادی کادمیوم، حدود 25000 تن در سال، وارد محیط زیست می شود. حدود نیمی از این کادمیوم از طریق هوازدگی سنگها وارد رودخانه ها می شود و بخشی از کادمیوم از طریق آتش سوزیهای جنگل و آتشفشانها وارد هوا می شود. بقیه کادمیوم از طریق فعالیتهای بشری مانند کارهای صنعتی وارد بشر می شود.

کادمیوم موجود در شیرابه زباله های صنعتی وارد خاک می شود. عامل ایجاد این شیرابه ها، تولید روی، کانسار فسفات و کود بیوشیمیایی است. شیرابه های حاوی کادمیوم از طریق سوزاندن زباله و سوختهای فسیلی وارد هوا هم می شود. به خاطر قوانین جدید، در حال حاضر تنها مقدار اندکی کادمیوم از طریق زباله های خانگی یا صنعتی وارد آب می شود.

کادمیوم  (قسمت دوم)

کادمیوم کد A130020

کادمیم به فراوانی در پوسته زمین یافت می شود اما معمولاً همراه با روی (۲n) بوده و به صورت تجارتی تنها به عنوان یک محصول فرعی از ذوب روی بدست می آید. کادمیم در مقادیر زیاد از سال ۱۹۵۰ به عنوان ثابت کننده و رنگدانه در پلاستیک ها در ابکاری و در لحیم کاری و سایر آلیاژها مورد استفاده قرار می گرفته است.

منابع و راههای ورود به دریا:

کادمیم به فراوانی در پوسته زمین یافت می شود اما معمولاً همراه با روی (۲n) بوده و به صورت تجارتی تنها به عنوان یک محصول فرعی از ذوب روی بدست می آید. کادمیم در مقادیر زیاد از سال ۱۹۵۰ به عنوان ثابت کننده و رنگدانه در پلاستیک ها در ابکاری و در لحیم کاری و سایر آلیاژها مورد استفاده قرار می گرفته است. نگرانی در مورد خطر کادمیم برای سلامت بشری موجب کاهش کاربرد آن در موارد فوق الذکر شد. اما این کاهش شدیداً تحت الشعاع استفاده روز افزون در باتری های ni cd قرار گرفته و تولید جهانی در حدود ۱۹۵۰۰ تن در سال ثابت باقی ماند. مقادیر کادمیم ورودی به محیط زیست به راحتی قابل سنجش نیستند اما از منابع مختلف نفوذی منشأ می گیرند. بخارات، گرد و غبار و هرز آب حاصل از استخراج و پالایش سرب و روی و همین طور تولید کادمیم. صنایع آهن، استیل و فلزات غیر آهنی، بخار، گرد و غبار، هرز اب و لجفی حاوی کادمیم تولید می کنند.

روی مورد استفاده در پوشش گالوانیزه فلزات محتوی حدود ۲/۰ درصد کادمیم به عنوان ناخالصی است و محاسبات نشان داده اند که تمامی این کادمیم طی خوردگی در زمان ۱۴ الی ۱۲ سال وارد محیط زیست می شوند. پوشش چرخ اتومیبل ها حاوی ۲۰ ۹۰ppm کادمیم به صورت ناخالصی و به همراه اکسید روی به کار رفته به عنوان یک عامل افزایش سرعت می باشند. صخره های فسفاته دارای ۱۰۰ppm کادمیم هستند و کودهای فسفاته یک منبع ورودی کادمیم به محیط زیست هستند. زغال سنگ حاوی ۰/۲۵ ۵/۰ppm و محصولات سوختی نفت دارای میانگین ۰/۳ppm کادمیم می باشند که مقدار نامعلومی از آن به اتمسفر راه می یابد.

لجن فاضلاب دارای بیش از ۳۰ppm کادمیم است. کل مقدار ورودی کادمیم به اقیانوسهای جهان حدود ۸۰۰۰ تن در سال است که نیمی از آن نتیجه فعالیتهای انسانی بوده و باقی مانده منشأ طبیعی دارد. رودها و رودیهای اتمسفری دارای اهمیت یکسانی هستند. حدود ۲۹۰۰ تن در سال از کادمیوم به رسوبات بستر آبها وارد شده (که قسمت اعظم آن در منطقه فلات قاره است). اما محاسبه باقی مانده آن بسیار مشکل است. سرنوشت های شناخته شده کادمیم در دریا با ظرفیت دریایی متوازن نیست و محتوای کادمیم دریا، یه آهستگی افزایش می یابد.

کادمیم در موجودات زنده دریایی:

گر چه کادمیم یک عنصر ضروری برای موجودات زنده نیست اما بنا به دلایل نامعلوم فتوسنتز فیتوپلانکتونی ورشد را در غلظت های بالاتر از ۱۰۰ppm زیاد می کند به نظر می رسد که کادمیم به دلیل همراهی با فسفاتها، توسط فیتوپلانکتونها جذب می گردد اما به جز در چند مورد استثناء در زنجیره غذایی تجمع نمی یابد. یک euphausid به نام meganyctiphanesnorvegica که از فیتوپلانکتونهای حاوی ۱/۲ ppm کادمیم(وزن خشک) تغذیه می کند. پلیت های دفعی دارای ۶/۹ppm (وزن خشک) تولید می نماید اما غلظت کلی در بدن آن تنها ۰/۷ppm (وزن خشک) است. در سطوح بالاتر شبکه غذایی، ماهیان و پستانداران دریایی غلظت پایینی از کادمیم دارند و در اکثر آنها چند ppm به صورت ذخیره شده در کلیه موجود است و قادرند با تولید تیونین فلزدار اثر سمی آن را از بین ببرند. ظاهراً زئوپلانکتونهای لایه های سطحی، سطوح بالایی از کادمیم را دارند. چرا که مرغان نوروزی halobates که هر دو از زئوپلانکتونهای سطحی و دور از منابع آلودگی تغذیه می کنند. غلظتهای بالایی از کادمیم را در خود دارند. مرغان نوروزی دارای ۴۹ppm (وزن خشک) در کبد و ۲۴۰ppm (وزن خشک) در کلیه هستند و halobates به صورت معمول حاوی ۳۳ppm می باشند اما گاه تا ۳۳۰ppm(وزن خشک) هم در آنها نسنجیده شده است. نرم تنان غلظت های بالای کادمیم را در خود جمع می کنند. این حالت خصوصاً در دو کفه ایهای pectinidae دیده می شود pectin novae zeelan diae با ۲۰۰ppm (وزن خشک) در کبد یافت شده است اما ۱۹۰۰ppm(وزن خشک) هم در اسکوئید اقیانوسی symplectoteuthis دیده شده و oysterها و limpet ها (patellavulgata) وdog(nucellalapillus) whelk هم غلظتهای بالایی از کادمیم دارند nucella مثال واضحی از تجمع کادمیم است در کانال بریستول صدف حلزونی فوق با ۳۸ppm کادمیم یافت شده اما barnacle هایی که از آنها تغذیه می کنند تنها ۰/۱۵ppm کادمیم دارند. مطالعات بر روی تجمع کادمیم در هفت و کانال بدیستول در شمال غربی بریتانیا جایی که ورودیها منشأ طبیعی دارند و در sorfjord انشعابی از hardanger fjord در نروژ که دریافت کننده فاضلاب کارخانجات ذوب فلز است برای نمایش هر گونه تأثیر اکولوژیک ناشی از آلودگی برخی اعضای خون جانوری منطقه با شکست مواجه شد.