Vanadium
Vanadium ist ein seltenes, weiches, duktiles grau-weißes Element, das in bestimmten Mineralien vorkommt und hauptsächlich zur Herstellung bestimmter Legierungen verwendet wird. Vanadium ist aufgrund eines schützenden Oxidfilms auf der Oberfläche korrosionsbeständig. Häufige Oxidationsstufen von Vanadium sind +2, +3, +4 und +5.
Anwendungen
Der größte Teil des produzierten Vanadiums (etwa 80 %) wird als Ferrovanadium oder als Stahlzusatz verwendet. Gemischt mit Aluminium in Titanlegierungen wird es in Düsentriebwerken und Hochgeschwindigkeits-Flugzeugrahmen verwendet, und Stahllegierungen werden in Achsen, Kurbelwellen, Zahnrädern und anderen kritischen Komponenten eingesetzt. Vanadiumlegierungen werden auch in Kernreaktoren verwendet, da Vanadium eine geringe Neutronenadsorptionsfähigkeit aufweist und sich bei hohen Temperaturen nicht verformt.
Vanadiumoxid (V2O5) wird als Katalysator bei der Herstellung von Schwefelsäure und Maleinsäureanhydrid sowie bei der Herstellung von Keramik verwendet. Es wird dem Glas zugesetzt, um eine grüne oder blaue Färbung zu erzielen. Mit Vanadiumdioxid (VO2) beschichtetes Glas kann Infrarotstrahlung bei einer bestimmten Temperatur blockieren.
Vanadium in der Umwelt
Vanadium kommt in der Natur nie ungebunden vor. Vanadium kommt in etwa 65 verschiedenen Mineralien vor, darunter Patronit, Vanadinit, Carnotit und Bauxit. Vanadium kommt in kohlenstoffhaltigen Lagerstätten wie Rohöl, Kohle, Ölschiefer und Teersand vor.
Es sind verschiedene Vanadiumerze bekannt, aber keines wird als solches für das Metall abgebaut, das im Allgemeinen als Nebenprodukt aus anderen Erzen gewonnen wird. Die größten Vanadiumvorkommen befinden sich in Südafrika und in Russland. Die Weltproduktion von Vanadiumerz beträgt etwa 45.000 Tonnen pro Jahr. Die Produktion des Metalls selbst beläuft sich auf etwa 7000 Tonnen pro Jahr.
Die Bewässerung ist ein wichtiger Weg, auf dem Vanadium in der Umwelt verteilt wird, da Venedate im Allgemeinen sehr löslich sind.
Vanadium ist in den meisten Böden in unterschiedlichen Mengen vorhanden und wird von den Pflanzen in einem Umfang aufgenommen, der seine Verfügbarkeit widerspiegelt.
In der Biologie ist ein Vanadium-Atom ein wesentlicher Bestandteil einiger Enzyme, insbesondere der Vanadium-Nitrogenase, die von einigen stickstofffixierenden Mikroorganismen verwendet wird.
Gesundheitliche Auswirkungen von Vanadium
Vanadiumverbindungen werden nicht als ernsthaftes Risiko angesehen, jedoch wurde festgestellt, dass Arbeiter, die Vanadiumperoxid-Staub ausgesetzt waren, unter schweren Augen-, Nasen- und Rachenreizungen leiden.
Die Aufnahme von Vanadium durch den Menschen erfolgt hauptsächlich über Lebensmittel wie Buchweizen, Sojabohnen, Olivenöl, Sonnenblumenöl, Äpfel und Eier.
Vanadium kann eine Reihe von Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben, wenn die Aufnahme zu hoch ist. Wenn Vanadium über die Luft aufgenommen wird, kann es Bronchitis und Lungenentzündung verursachen.
Die akuten Wirkungen von Vanadium sind Reizungen von Lunge, Rachen, Augen und Nasenhöhlen.
Weitere gesundheitliche Auswirkungen der Aufnahme von Vanadium sind:
– Herz- und Gefäßerkrankungen
– Entzündungen von Magen und Darm
– Schädigung des Nervensystems
– Leber- und Nierenblutungen
– Hautausschläge
– Starkes Zittern und Lähmungen
– Nasenbluten und Halsschmerzen
– Schwächegefühl
– Übelkeit und Kopfschmerzen
– Schwindelgefühl
– Verhaltensänderungen
Die Gesundheitsgefahren, die mit der Exposition gegenüber Vanadium verbunden sind, hängen von seinem Oxidationszustand ab. Dieses Produkt enthält elementares Vanadium. Elementares Vanadium kann beim Schweißen zu Vanadiumpentoxid oxidiert werden. Die Pentoxidform ist giftiger als die elementare Form. Eine chronische Exposition gegenüber Vanadiumpentoxidstaub und -dämpfen kann zu schweren Reizungen der Augen, der Haut und der oberen Atemwege, anhaltenden Entzündungen der Luftröhre und der Bronchien, Lungenödemen und systemischen Vergiftungen führen. Zu den Anzeichen und Symptomen einer Überexposition gehören: Bindehautentzündung, Nasopharyngitis, Husten, erschwerte Atmung, schneller Herzschlag, Lungenveränderungen, chronische Bronchitis, Hautblässe, grünlich-schwarze Zunge und ein allergischer Hautausschlag.
Auswirkungen von Vanadium auf die Umwelt
Vanadium kommt in der Umwelt in Algen, Pflanzen, Wirbellosen, Fischen und vielen anderen Arten vor. In Muscheln und Krebsen reichert sich Vanadium stark an, was zu Konzentrationen führen kann, die etwa 105- bis 106-mal höher sind als die Konzentrationen, die im Meerwasser gefunden werden.
Vanadium bewirkt bei Tieren die Hemmung bestimmter Enzyme, was verschiedene neurologische Auswirkungen hat. Neben den neurologischen Wirkungen kann Vanadium Atemstörungen, Lähmungen und negative Auswirkungen auf Leber und Nieren verursachen.
Laborversuche mit Versuchstieren haben gezeigt, dass Vanadium das Fortpflanzungssystem männlicher Tiere schädigen kann und dass es sich in der weiblichen Plazenta anreichert.
Vanadium kann in einigen Fällen DNA-Veränderungen verursachen, aber es kann bei Tieren keinen Krebs verursachen.
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Empfohlene tägliche Aufnahme von Vanadium