鉛 鉛外觀(guān)圖
鉛(lead),重金屬元素,位于 元素周期表 的第六周期IV主族,化學(xué)符號為Pb,原子量是207.21,原子序數為82,和碳、硅、鍺、錫共稱(chēng)碳族元素。 鉛具有硬度小、密度大、熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、展性好、延性差,對電和熱的傳導性能差、高溫易揮發(fā)、液態(tài)流動(dòng)性大等物理特性。常溫下,鉛在潮濕和含有二氧化碳的空氣中,形成暗灰色 覆蓋膜 ,在空氣中加熱易被氧化,且易溶于硝酸、 醋酸 溶液中。 鉛是一種有毒的重金屬, 對人體有較大毒性,并可在人體內積累。鉛無(wú)法再降解,一旦排入環(huán)境很長(cháng)時(shí)間仍然保持其可用性,對許多生命組織有較強的潛在毒性,所以鉛一直被列為強污染物。
基本信息
電子排布
1s22s22p?3s23p?3d1o4s24p?4d1o4f1?5s25p?5d1o6s26p2
物理性質(zhì)
原子性質(zhì)
危險性
GHS分類(lèi)
H360FD:可能損害生育能力;可能損害未出生的孩子
H362:可能對母乳喂養的兒童造成傷害
H400:對水生生物有極高毒性
H410:對水生生物劇毒,影響持久
鉛是人類(lèi)最早應用的金屬之一,煉鉛的原料多數是從硫化礦和氧化礦中精選出來(lái),經(jīng)過(guò)現代冶煉方法去除雜質(zhì)得到純金屬鉛?,F代工業(yè)主要使用鉛制造合金:用于蓄電池、 電纜護套 、化工設備、電子工業(yè)、高溫焊料、軸承合金及模具合金等。
發(fā)現歷史 鉛是人類(lèi)最早使用的金屬元素之一。早在7000年前人類(lèi)就已經(jīng)認識了鉛。公元前3000年,人類(lèi)已會(huì )從礦石中熔煉鉛。
在紀元前的《圣經(jīng)》《舊約》里,都記載著(zhù)鉛的冶煉和使用方法。在 古埃及 ,它被用來(lái)給陶瓷上釉和制作飾品。 古羅馬人 用鉛作水管,和飲用水中的二氧化碳反應生成 碳酸鉛 ,貴族階層普遍使用鉛制器皿、餐具和含鉛化妝品,引起鉛中毒,人口大減,導致古羅馬帝國 的崩潰,至今還保存著(zhù)一些完整的 古羅馬 鉛管 。 鉛的名稱(chēng)沿用古英文字“l(fā)ead”,其元素符號Pb來(lái)源于拉丁語(yǔ)“ plumbum ”,詞義就是指水管。 在中國夏代(公元前21-16世紀)已用鉛作貨幣,稱(chēng)為“玄貝”,也稱(chēng)“鉛刀”。據《尚書(shū)禹貢》記載, 商代 以前,現山東青州已生產(chǎn)鉛,并把鉛作為貢品。商代中期的青銅器鑄造中已較多地使用鉛。 西周 時(shí)代的鉛戈含鉛量達97.5%。戰國時(shí)期,《管子·地數篇》這樣記載鉛:“上有陵石者,下有鉛、錫、赤銅……”。 墨子 “禹造粉”,淮南子“鉛之與丹,異類(lèi)殊色”都是對鉛的記載。 宋應星 在《 天工開(kāi)物 》中列舉了鉛礦物的種類(lèi),有“銀鉛礦”、“銅山鉛”和“草節鉛”,并闡述了鉛的冶煉方法。另外在古代以鉛作原料熔制成 鉛丹 ,用醋把鉛制成 鉛白 ,名為水粉,以供醫藥及化妝之用。 鉛還是古代煉丹的基本原料,煉金家用鉛制造鉛汞齊和黃丹(四氧化三鉛)。 鉛以工業(yè)規模生產(chǎn)開(kāi)始于16世紀,1621年在美國米索里開(kāi)始開(kāi)采和冶煉鉛礦。到19世紀中葉,人們發(fā)現鉛具有抗酸、抗堿、防潮、密度大以及能吸收放射性射線(xiàn)等性能,并且可以與其它金屬組成各種合金、制造蓄電池等新性質(zhì)和新用途,使煉鉛工業(yè)獲得了重大的發(fā)展。 從20世紀20年代開(kāi)始,隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,汽車(chē)的汽油里開(kāi)始添加抗爆劑 四乙基鉛 ,用以維持 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機 運轉的平穩,但隨后研究揭示了鉛的危害,含四乙基鉛的汽油逐漸被禁用。
分布情況 鉛在地殼中的豐度僅為0.0010%,但易成礦而存在于地殼中。鉛是親硫的元素,所以主要的原生礦物是 方鉛礦 (PbS),次生礦則為 白鉛礦 (PbCO?)。鉛的硅酸鹽礦物極少。由于大多數鉛礦床為低溫 熱液型礦床 ,所以常與 閃鋅礦 共生成為鉛鋅混合礦床。 世界鉛鋅礦資源分布廣泛,目前已知在50多個(gè)國家均有分布。據美國地調局統計數據顯示,截至2015年底,已查明的鉛資源量超過(guò)20億噸,主要分布在 大洋洲 、亞洲、 北美洲 及南美洲,儲量較大的國家為美國、澳大利亞、中國、加拿大、 秘魯 和墨西哥等。 世界勘查和開(kāi)采 鉛鋅礦 的主要類(lèi)型有噴氣沉積型、密西西比河谷型、砂頁(yè)巖型、 黃鐵礦 型、 矽卡巖 型、熱液交代型脈型等,以前四類(lèi)為主,它們占世界儲量的85%以上,尤其是噴氣沉積型,不僅儲量大,而且品位高,世界各國都很重視。 中國鉛資源分布較廣,主要有:青海的 錫鐵山 、湖南臨湘的桃林等地的鉛礦,為大型的高品位鉛鋅混合礦,屬前震旦紀變質(zhì)巖礦床;分布于云南、貴州、四川、廣西以及川東、湘西、冀北等地的鉛鋅混合礦多為中小型礦床,屬碳酸巖類(lèi)中礦床;湖南水口山、 臨武 、 郴縣 、桂陽(yáng)以及云南個(gè)舊、瀾滄和遼寧桓仁等地的鉛鋅混合礦品位比較高,礦儲量規模不等,屬多金屬共生的礦體;江西東北部的硅酸巖中扁豆狀礦床也是大型規模鉛礦;廣東的 凡口 、甘肅的廠(chǎng)壩等都是我國的大型 鉛礦資源 ; 小秦嶺 地區的鉛礦床含金特別高,規模也大,已為國人所關(guān)注。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì) 鉛屬于重金屬,原子序數82,價(jià)電子層結構6s26p2,面心立方晶格結構,其中晶格常數(a)為494.9 pm,鄰近Pb-Pb之間的距離是349 pm。鉛具有淡藍灰色外觀(guān),在完全干燥的常溫空氣下有金屬光澤。 純鉛莫氏硬度為1.5,是重金屬中最軟的一種,其表面可用指甲刻出痕跡,當鉛中含有少量其它金屬雜質(zhì)時(shí),硬度增大,韌性降低。鉛的展性好,可以制成鉛箔,但機械強度和彈性限度較低,不能拉成鉛絲。鉛的導電、導熱性能差,在高溫下容易揮發(fā)、蒸氣有毒。液態(tài)時(shí)密度隨溫度的升高而降低,液態(tài)鉛流動(dòng)性好,滲透性強,粘度隨溫度升高而降低。 鉛原子序數及密度均高,故與其它金屬相比,對射線(xiàn)的吸收和散射更為強烈,對防護x射線(xiàn)和γ射線(xiàn)的危害非常有效。
化學(xué)性質(zhì) 鉛是一種銀灰色的重金屬,新切開(kāi)的鉛表面有金屬光澤,但很快在空氣中因生成 氧化鉛 及 堿式碳酸鉛 覆蓋層,使其表面變成暗灰色,但它能保護內層金屬鉛不被氧化。 鉛屬中等活潑金屬,是 兩性元素 ,氧化數為+2和+4,其中+2的鉛化物比+4的穩定得多,+4的氧化態(tài)鉛是強氧化劑,容易獲得2個(gè)電子形成6s2構型的相對穩定的+2的鉛化合物。
鉛與氧氣的反應 常溫下,空氣中的氧在鉛表面生成一層氧化膜,使鉛失去金屬光澤變成暗灰色,高溫時(shí),鉛能迅速氧化,生成氧化鉛。
通常情況下,鉛還能很快與空氣中的氧、水和二氧化碳作用,形成一層致密的堿式碳酸鹽保護層[3PbCO?·Pb(OH)?].
鉛與水的反應 鉛與水不起反應,但當有空氣存在時(shí),則與水反應生成Pb(OH)?:
鉛與 硬水 接觸時(shí),因硬水中含硫酸鹽、碳酸鹽和 碳酸氫鹽 等,會(huì )在鉛表面生成一層不溶性鹽,阻止它與水繼續反應。
鉛與酸的反應
鉛與堿反應 鉛在強堿溶液中緩慢溶解,生成亞鉛酸鹽,同時(shí)放出 氫氣 。
鉛與鹵素的反應 室溫下鉛與F?反應生成PbF?,加熱時(shí)能與Cl?反應生成PbCl?。
同位素 鉛有四種穩定同位索:2o?Pb.2o?Pb,2o?Pb和2o?Pb。鉛同位素由于其質(zhì)量重,同位素間的相對質(zhì)量差小,不象氧、硫、氫、碳等輕同位素,在次生過(guò)程中容易受到所在系統的溫度、壓力、pH、Eh和生物等作用而發(fā)生變化,外界條件的變化對鉛組成的影響很小。因此,鉛同位素組成具有明顯的指紋特征,環(huán)境污染物質(zhì)與其來(lái)源區的鉛同位素組成一致,常用來(lái)研究污染來(lái)源。 20世紀60年代,Chow等測定了北美汽油和煤的鉛同位素組成,用以示蹤鉛污染來(lái)源,20世紀90年代以來(lái),鉛同位素示蹤技術(shù)廣泛應用于環(huán)境樣品,以監測研究鉛來(lái)源變化,有效評價(jià)大尺度范圍內鉛污染物運移途徑。
無(wú)機化合物 鉛的無(wú)機化合物主要包括氧化物、氫氧化物及其鹽類(lèi)。
氧化物 一氧化鉛(PbO)又名 密陀僧 ,有毒,是一種中藥,有紅色及黃色兩種變體。PbO有兩性,易與酸堿反應。 主要用于制造鉛蓄電池、鉛玻璃,也是合成其他化合物的原料。
二氧化鉛 (PbO?)是棕黑色固體,受熱至300°C,會(huì )分解生成一氧化鉛和氧氣。二氧化鉛是 兩性氧化物 ,它與 氫氧化鈉 或冷鹽酸作用均生成鉛鹽。在工業(yè)上,二氧化鉛主要用于制造鉛蓄電池。 四氧化三鉛 (Pb?O?)俗名鉛丹,又稱(chēng) 紅丹 ,是鮮紅固體,是+2、+4價(jià)鉛的混合價(jià)氧化物。 Pb?O?廣泛用于鉛玻璃和鋼材上的涂料,因為它有氧化性,涂在鋼材上有利于鋼鐵表面鈍化,增強防銹蝕效果,所以被大量用于油漆船舶和橋梁鋼架,也廣泛用于陶瓷、火柴、油漆等輕工業(yè)中。 三氧化二鉛 (Pb? O? )為橙色固體,可以看作是PbO和PbO?的復合氧化物。
氫氧化物 氫氧化鉛 (Pb(OH)?)是鉛(Ⅱ)的鹽與強堿作用得到的白色沉淀物,同時(shí)過(guò)量堿也能使氫氧化鉛溶解,充分說(shuō)明氫氧化鉛是 兩性氫氧化物 ,既能溶于硝酸、醋酸,也能和堿反應。
鹽類(lèi) 鉛鹽大多數都難溶于水和稀酸,且鉛鹽的沉淀大多具有特征顏色。其中PbCl?、PbSO?和PbCO?為白色, PbI? 為金黃色,PbCrO?為黃色,PbS為黑色。PbCl?可溶于熱水和 濃鹽酸 ;PbSO?可溶于 濃硫酸 或飽和的 醋酸銨 溶液中,也可溶于強堿中;PbI?能溶于沸水或KI溶液中;PbS能溶于酸而不溶于堿中,因其特征的黑色且溶解度極小,在《中國藥典》上利用此性質(zhì)檢查藥物中的微量重金屬鉛。
有機化合物 由于鉛的金屬性強,共價(jià)性較低,C-Pb間的鍵力很弱,所以含鉛有機化合物的數量不多,且 有機鉛化合物 的穩定性也較差,各種鉛有機化合物的穩定程度是由分子中有機基團性質(zhì)和數目決定的。
烷基鉛 烷基鉛是一類(lèi)重要的有機鉛化合物。四甲基鉛(CH?)?Pb是無(wú)色、帶芳香味的油狀液體,沸點(diǎn)為110℃,可溶于苯、醇、醚,不溶于水。 四乙基鉛(C?H?)?Pb為無(wú)色、帶特殊臭氣的油狀液體,沸點(diǎn)為199℃,可溶于苯、醚,微溶于 乙醇 ,不溶于水。這兩種化合物還能以任何比例與汽油互溶。在 含鉛汽油 中,這類(lèi)烷基鉛常被用作抗震劑。
乙酸鉛 乙酸鉛(CHCOO)?Pb·3H?O,俗稱(chēng)鉛糠,是白色半透明不規則結晶體,微有醋味和甜味,有毒,易溶于水和 甘油 ,微溶于醇,熔融時(shí)失去結晶水。 乙酸鉛主要用于制備各種鉛鹽( 硼酸鉛 、 硬脂酸鉛 等)、 抗污涂料 (醋酸鉛與 重鉻酸鉀 作用可制取 鉻黃 )、水質(zhì)防護劑、顏料 填充劑、涂料干燥劑、纖維染色劑,以及重金屬氰化過(guò)程的溶劑。
硬脂酸鉛 硬脂酸鉛(C??H??COO)?Pb,別名十八酸鉛。白色或微黃色粉末,有毒,可燃,不溶于乙醇,微溶于水,溶于 乙醚 ,遇強酸分解生成 硬脂酸 和相應的鉛鹽。硬脂酸鉛可用作 聚氯乙烯PVC 等塑料的半透明耐熱穩定劑,潤滑脂的增厚劑,油漆的平光劑及催干劑, 聚氯乙烯 - 玻璃布 層壓板 的潤滑劑等。
生產(chǎn)與提純
鉛的生產(chǎn) 鉛的冶煉方法可以簡(jiǎn)單概括為傳統法和直接煉鉛法兩大類(lèi) 。傳統法主要是燒結、鼓風(fēng)爐熔煉法;直接煉鉛法取消了硫化鉛精礦燒結的過(guò)程,將生精礦直接入爐熔煉。
直接煉鉛法又可分為熔池熔煉和閃速熔煉。熔池熔煉主要有德國魯奇公司開(kāi)發(fā)的QSL法、澳大利亞開(kāi)發(fā)的氧氣 頂吹浸沒(méi)熔煉法 ,瑞典波利頓公司開(kāi)發(fā)的卡爾多(Kaldo)法以及中國在20世紀80年代開(kāi)發(fā)的水口山法(又稱(chēng)氧氣底吹熔煉法SKS); 閃速熔煉法 包括前 蘇聯(lián) 開(kāi)發(fā)的基夫賽特(Kivcet)法和中國自行研發(fā)的鉛富氧閃速熔煉法。
燒結、鼓風(fēng)爐熔煉法 燒結、鼓風(fēng)爐熔煉法的工藝流程如下圖:
該方法技術(shù)成熟可靠、生產(chǎn)穩定且投資少。鼓風(fēng)燒結機和燒結操作制度在生產(chǎn)過(guò)程中作了許多改進(jìn),包括燒結機采用剛性滑道,以減少漏風(fēng),采用返煙燒結提高 二氧化硫 濃度等。但就整體工藝而言,燒結、鼓風(fēng)爐熔煉法仍存在一些較難解決的缺點(diǎn):燒結煙氣二氧化硫濃度依舊偏低,難以達到常規制酸工藝的要求;燒結塊中含有的殘硫,鼓風(fēng)爐煙氣的二氧化硫濃度高,嚴重污染環(huán)境;設備大、返料量大、逸散鉛粉塵量大,造成鉛污染事件發(fā)生;燒結過(guò)程中氧化反應熱未能回收利用,熔煉過(guò)程又要消耗冶金焦,能耗高;工作衛生、操作環(huán)境差,對職工身體健康危害較大。
基夫賽特法 基夫賽特(Kivcet)法是由前蘇聯(lián)有色金屬科學(xué)研究院研究開(kāi)發(fā)的直接煉鉛工藝,是當今世界較為先進(jìn)、成熟、有效的直接煉鉛工藝?;蛸愄胤ǖ暮诵脑O備是基夫賽特爐,該爐主要由帶火焰噴嘴的反應塔、填有 焦炭 過(guò)濾層的熔池、立式余熱鍋爐、鉛鋅氧化物的還原揮發(fā)電熱區組成。 基夫賽特(Kivcet)法的工藝流程如下圖:
QSL法 QSL法是德國魯奇公司開(kāi)發(fā)的直接煉鉛工藝,其關(guān)鍵設備QSL爐為可轉動(dòng)的臥式長(cháng)圓筒型爐,爐體分為氧化區和還原區。 QSL法特點(diǎn)是:設備簡(jiǎn)單,鉛生產(chǎn)在一臺設備中完成;原料適應 性較好,可搭配處理電池糊、鉛銀渣等含鉛較高的二次物料。 QSL法的工藝流程如下圖:
卡爾多爐(Kaldo)法 卡爾多爐法是瑞典波利頓公司開(kāi)發(fā)一項鉛冶煉技術(shù),該法采用卡爾多頂吹回轉爐氧氣頂吹熔煉富鉛精礦,其中卡爾多爐是一臺傾斜氧氣頂吹轉爐,加料、氧化、還原、放渣/放鉛四個(gè)冶煉步驟在一臺爐內完成, 周期性作業(yè),作業(yè)分為氧化和還原兩段周期,氧化段可自熱,還原段需補加部分重油。該工藝的問(wèn)題是:周期性間斷操作,作業(yè)過(guò)程繁雜,不利于二氧化硫的回收利用;爐襯耐火材料壽命短,工藝能耗較高。
水口山(SKS)法 水口山(SKS)法是 北京有色冶金設計研究總院 和 水口山礦務(wù)局 在水口山煉鉛法半工業(yè)性試驗和消化吸收QSL法技術(shù)的基礎上,將氧化和還原分在兩個(gè)設備中進(jìn)行。 水口山法的特點(diǎn)是冶煉流程短,便于制酸,能解決環(huán)境污染問(wèn)題;冶煉設備密封,避免了操作人員鉛中毒;原料適應性較強;但制氧設備能力小不配套,噴槍壽命短。 水口山(SKS)法的工藝流程如下圖所示:
氧氣頂吹浸沒(méi)熔煉法 該法的技術(shù)的核心是采用結構相對簡(jiǎn)單的經(jīng)過(guò)空氣冷卻的噴槍?zhuān)瑢⒁睙捁に囁璧目諝夂腿剂现苯訃娚涞礁邷?/span>渣層 中,由此產(chǎn)生的劇烈攪動(dòng)加快了傳熱和傳質(zhì),使得物料氧化脫硫。這種一爐多用的方法,原料適應性廣、備料簡(jiǎn)單、工序少,投資小,但還原期、煙化期煙氣要配入二氧化硫方能連續制酸是其唯一缺點(diǎn)。
鉛的精煉提純 制備鉛過(guò)程由于原料不同和處理工藝各異,產(chǎn)出的鉛都含有一定量的雜質(zhì),一般雜質(zhì)含量為2%~4%。粗鉛精煉的目的一是除去雜質(zhì),二是回收貴金屬(銀),粗鉛精煉的方法有火法和電解法兩種。
鉛火法精煉 粗鉛火法精煉的基本原理是利用粗鉛中雜質(zhì)金屬與鉛金屬在高溫體系中物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的差異,使之形成與熔融鉛金屬不同的新相,將雜質(zhì)金屬富集集中 ,將其分離。 工藝流程通常為:除銅、加鋅脫銀、真空脫鋅、加鈣鎂除鉍和澆鑄。其中除銅有熔析和加硫兩種方法 ,熔析除銅采取強制冷卻的方式將撈完浮渣的粗鉛液快速冷卻,然后自然降溫,加入木屑或煤粉去除銅渣; 加硫除銅是因為鉛的濃度遠遠大于銅的濃度,加入硫粉先和鉛反應,生成硫化鉛溶于鉛液中,由于銅對硫的親和力大于鉛,硫化鉛很快與銅反應,生成 硫化銅 ,浮于鉛液表面使之分離。 加鋅脫銀是利用鋅對銀的親和力,可形成穩定的金屬間化合物,比重比鉛小,熔點(diǎn)高,能以固體銀鋅殼的狀態(tài)浮于液面與鉛分離。真空脫鋅是在帶有真空泵的專(zhuān)用裝置中進(jìn)行,脫去的冷凝鋅回收再利用到加鋅除銀的過(guò)程中。 鉍是最難去除的雜質(zhì),目前,通常利用鈣鎂等金屬元素與鉍形成質(zhì)輕而難熔的化合物,從而浮至鉛水表面而被除去。
鉛電解精煉 鉛電解精煉以陰極鉛鑄成的薄極片為陰極,以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單火法精煉的粗鉛為陽(yáng)極,裝入 電解液 進(jìn)行電解的過(guò)程。粗鉛預先進(jìn)行簡(jiǎn)單火法精煉的目的是去除電解時(shí)不能除去的雜質(zhì)和對電解過(guò)程有害的雜質(zhì),并調整保留一定數量的砷銻。電解時(shí),鉛從陽(yáng)極溶解進(jìn)入電解液,在陰極放電析出。與鉛一道溶解的還有比鉛更負電性的金屬(Zn、Fe、Cd、Co、Ni、Sn等),而比鉛更正電性的雜質(zhì)(Sb、Bi、As、Cu、Ag、Au等)不溶解形成 陽(yáng)極泥 ,附在陽(yáng)極上。 鉛電解精煉工藝有三大類(lèi):熔鹽電解體系、酸性溶液電解體系、堿性溶液電解體系。其中酸性電解體系包括 氟硅酸鹽 、 氨基磺酸 、 氯化物 、 硝酸鹽 和氟硼酸鹽等電解體系,目前普遍采用的是 氟硅酸 體系或 氟硼酸 體系,它的主要優(yōu)勢是價(jià)格相對較低、電流效率高、生成的陰極鉛形貌較好。
應用領(lǐng)域 鉛具有高度的化學(xué)穩定性,常用于化工和冶金設備的防腐襯里和防護材料上,以及作為電纜的保護包皮。鉛還是很多合金的原料,如印刷合金、軸承合金、焊料合金、低熔合金及 鉛銻合金 等。鉛還是X射線(xiàn)和 原子能 裝置的防護材料,隨著(zhù)核工業(yè)的飛速發(fā)展核反應堆的防輻射鉛用量也在逐年增大。 鉛最大用途是制作鉛酸蓄電池。 鉛酸電池 自從1859年法國物理學(xué)家普蘭特發(fā)明以來(lái),至今有150多年歷程。作為世界上產(chǎn)量最大的電池產(chǎn)品,鉛酸電池具有成熟安全的技術(shù)、低廉的材料、良好的再循環(huán)能力和可靠的充放電性能、易維護和使用安全、單電池電壓高的優(yōu)勢。與目前已實(shí)用化的其他電化學(xué)體系相比,鉛酸電池在市場(chǎng)競爭中具有明顯的優(yōu)勢,95%的電動(dòng)自行車(chē) 采用鉛酸電池作為動(dòng)力來(lái)源;通信行業(yè)中有三分之二的備用電源采用鉛酸電池;汽車(chē)工業(yè)中有90%以上的汽車(chē)采用鉛酸電池作為SLI用途使用。所以,鉛酸電池在交通、通信、電力、軍事、航海、航空和航天等各個(gè)經(jīng)濟領(lǐng)域都起著(zhù)非常重要的作用。 鉛酸電池的工作原理是:
安全事宜
鉛的毒理 鉛不是生命必需的元素,鉛及其化合物對所有的生物均有毒。其中急性鉛中毒較少見(jiàn),當意外攝入大量鉛時(shí)可發(fā)生急性中毒。
急性中毒 大鼠腹腔注射乙酸鉛的LD為130 mg/kg,硝酸鉛的LD為270 mg/kg,氧化鉛的LD??為450 mg/kg,硫化鉛的LD??為1600 mg/kg,金屬鉛的LD??在1000 mg/kg以上。 豚鼠 腹腔注射 硅酸鉛 的LD為136 mg/kg,氧化鉛經(jīng)口的MLD為2000 mg/kg,而硬脂酸鉛經(jīng)口的MLD為20000 mg/kg。狗經(jīng)口乙酸鉛的LD為300 mg/kg,而硫酸鉛的LD為2000-3000 mg/kg。鉛對人引起急性中毒的最小經(jīng)口劑量約為5 mg/kg。
慢性中毒 中國一般認為空氣鉛濃度在0.05 mg/m3以上,長(cháng)期接觸可引起 慢性鉛中毒 。鉛煙濃度在0.05 mg/m3以下,經(jīng)5年動(dòng)態(tài)觀(guān)察,未發(fā)現鉛中毒與鉛吸收。一些國家的資料顯示,吸入鉛量在10~20 mg/日,經(jīng)過(guò)數周;或2 mg/日,經(jīng)過(guò)數年,可致慢性中毒。 根據職業(yè)性慢性鉛中毒診斷標準(GBZ37-2015)規定:血鉛(PbB)職業(yè)接觸限值為1.9 μmol/L(400 μg/L),尿鉛(PbB)職業(yè)接觸限值為0.34 μmol/L(70 μg/L)。
健康危害 鉛被吸收后可作用于全身各系統和器官,主要累及神經(jīng)巰、造血、消化、心血管、腎臟及免疫等系統,其毒性機理主要是鉛與人體某些酶的活性中心巰基有著(zhù)特別強的親和力,通過(guò)與其結合使酶喪失生物活性,也可以通過(guò)與酶的非活性部位結合而改變活性部位的構象或與起輔酶作用的鈣、鋅、鐵等二價(jià)離子置換,使酶的活性減弱甚至喪失。
神經(jīng)系統的損害 鉛對神經(jīng)系統的損害是引起末稍神經(jīng)炎,出現運動(dòng)和感覺(jué)異常。高濃度的鉛會(huì )導致不可逆的大腦損傷,周?chē)窠?jīng)機能障礙,神經(jīng)傳導速度緩慢,智力下降 ,頭痛、頭暈、疲乏、記憶力減退、失眠和易需夢(mèng)驚醒等癥狀,并且伴有食欲不振、便秘、腹痛等消化系統的癥狀。
骨髓造血系統的損害 鉛對骨髓造血系統的損害表現為紅細胞、血紅蛋白過(guò)少性貧血及輕度血性貧血。鉛可抑制血紅素合成過(guò)程中許多酶的催化作用,同時(shí)也會(huì )使紅細胞膜的脆性增加,導致溶血和紅細胞壽縮短,使血細胞 比體積 及 血紅蛋白 價(jià)值降低。
心血管系統的損害 鉛能影響大腦的能量代謝,導致 自主神經(jīng)功能失調 ,造成心電傳導改變,表現為心率慢, 心臟泵血功能 降低。鉛還與高血壓和動(dòng)脈硬化有關(guān),鉛可作用于血管壁,引起細小動(dòng)脈痙攣,導致 腹絞痛 、視網(wǎng)膜小動(dòng)脈痙攣、高血壓細小動(dòng)脈硬化等。
泌尿系統的損害 世界衛生組織 認為,長(cháng)期鉛接觸可引起慢性不可醫治的鉛性腎病。形態(tài)學(xué)改變是 腎小管上皮細胞 萎縮或增生發(fā)展到間質(zhì),很少或缺乏核內包含體(與體內鉛蛋白形成),動(dòng)脈及小動(dòng)脈硬化。鉛還可損害 腎小球旁器 ,使多種激素的平衡被打破,腎小球濾過(guò)減少。
其它損害 男性高濃度鉛暴露后不育或胎兒流產(chǎn)和死亡率均增高,研究顯示鉛中毒主要表現為弱精、少精、畸精增加,精子數量趨低,且子代中女孩比例增加。母體孕期和哺乳期低水平的鉛暴露影響母體血鉛、胎兒發(fā)育、子代青春期激素的分泌以及雌性個(gè)體的發(fā)育。
胃腸道素亂也是鉛中毒的敏感信號,胃腸道系統反應表現為腹痛、便秘、腹絞痛、嘔吐、厭食和體重降低等。鉛可引起肝腫大、黃痘,甚至于肝硬化或肝壞死。
環(huán)境危害 造成環(huán)境鉛污染的主要來(lái)源有工業(yè)污染、交通、生活環(huán)境及食品。工業(yè)污染包括鉛的開(kāi)采、冶煉、生產(chǎn)、使用和回收過(guò)程所造成環(huán)境鉛污染。此外,金屬冶煉、機械制造、印刷、造船以及蓄電池回收等工業(yè)都是引起環(huán)境鉛污染的重要行業(yè)。特別是自從20世紀20年代起,四乙基鉛作為一種防爆劑加入汽油中后,已成為環(huán)境鉛污染的主要原因。四乙基鉛對環(huán)境的污染主要是隨著(zhù)汽油的燃燒,轉變成鹵化鉛和氧化鉛煙霧,以廢氣的形式排放到環(huán)境中,造成城市和公路周?chē)目諝?、土壤污染。一些國家,曾大量使用含鉛量極高的油漆粉刷房間和設施,造成嚴重的鉛污染。家庭日常使用的陶瓷餐具的彩釉層、玩具表面油漆、教科書(shū)彩色 封面以及彩色蠟筆中的鉛均易引起中毒。 聚氯乙烯塑料 ,像塑料鞋、塑料桶、塑料盆、牙刷、各種塑料容器等,均含有一定量的鉛,以增強塑料的穩定性,隨著(zhù)使用磨損不斷釋放到家庭環(huán)境中。食品中的鉛來(lái)自被污染的農作物、動(dòng)物、 罐裝食品 、飲料、 糖果 、 爆米花 、皮蛋等。
安全防護
治療 排鉛藥物有依地酸二鈉鈣(EDTA)、二疏基丁二酸鈉(DMSA)、二硫基丙磺酸、二甲基半胱氨酸、青霉胺等。鉛和這些化合物可形成穩定的配合物,從而降低了鉛的毒性,或者可從體內排出。但排鉛的同時(shí)可能會(huì )增加其他微量元素如鋅、銅、錳的排泄,長(cháng)期使用還可引起腎小管損傷。
一般說(shuō)來(lái), EDTA 是首選驅鉛藥物,但其不易進(jìn)入腎小管細胞,難以驅除人腎細胞內的鉛。DMSA被認為是驅除腎及軟組織中鉛最有效的藥物,與EDTA比較其對腎臟無(wú)損害,是鉛性腎病的首選治療藥物,但驅鉛治療必須同時(shí)脫離鉛接觸才可奏效。同時(shí)鉛中毒患者可以適當補充維生素C和維生素B?。
預防 控制環(huán)境鉛污染,嚴格按照環(huán)境標準執行工業(yè)廢氣、廢水、廢渣的排放。含鉛汽油是環(huán)境鉛污染的最主要來(lái)源,美國自從禁止使用含鉛汽油后,兒童鉛中毒的現象大為降低。中國從1999年起,開(kāi)始禁止使用含鉛汽油。除此之外還應對油漆、顏料、食品罐頭包裝焊錫中的鉛加以控制。加強農用化學(xué)物質(zhì)的管理,禁止使用含鉛的農藥、化肥等農業(yè)化學(xué)投入品。限制使用含鉛金屬的食品加工用具、管道、容器和包裝材料,以及含鉛的添加劑。加強食品衛生監督管理,完善食品衛生標準,加強對食品的衛生安全監督檢測工作。加強重金屬藥品試劑的管理,其盛裝容器必須有鮮明易識別的標志,并注明“有毒”字樣。對農作物種植地的本底應調查清楚,特別是在繁忙的公路兩側的農作物應加以控制。