研究簡(jiǎn)史

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1817年，德國(guó)化學(xué)家施特羅邁爾（Friedrich Stromeyer）和赫爾曼（Karl Samuel Leberecht Hermann）分別發(fā)現(xiàn)元素鎘。 [9]由于發(fā)現(xiàn)的新金屬存在于鋅礦中，就以含鋅的礦石菱鋅礦的名稱Calamine命名它為Cadmium，元素符號(hào)定為Cd。

2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考，鎘及鎘化合物在1類致癌物清單中。 [2]

2019年7月23日，鎘及鎘化合物被列入有毒有害水污染物名錄（第一批）。 [7]

理化性質(zhì)

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物理性質(zhì)

鎘是銀白色有光澤的金屬，熔點(diǎn)321℃，沸點(diǎn)765℃，密度8650kg/m3。有韌性和延展性。微呈藍(lán)色。比鋅軟，比錫稍硬，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都比鋅低。鎘的晶體結(jié)構(gòu)（室溫下為γ型）與鋅相似，是六方最密堆積。在高溫下則以α型存在，氣態(tài)時(shí)含有少量Cd-Cd鍵合的分子。從E°值（酸性-0.4025V）可以看出，鎘的電正性明顯低于鋅的，但各種電負(fù)性標(biāo)度并不完全與此相一致。 [5

]

鎘

化學(xué)性質(zhì)

鎘的化學(xué)性質(zhì)通常介于鋅和汞之間。鎘在潮濕空氣中緩慢氧化并失去金屬光澤，加熱時(shí)表面形成棕色的CdO氧化物層， [5

]若加熱至沸點(diǎn)以上，則會(huì)產(chǎn)生氧化鎘煙霧。高溫下鎘與鹵素反應(yīng)激烈，形成鹵化鎘。也可與硫直接化合，生成硫化鎘。鎘也易被濕的氨和二氧化硫迅速腐蝕。鎘在加熱下能與鹵素及其他一些非金屬元素如硒、磷等直接反應(yīng)，但與氫、氮和碳等不能直接作用。鎘能溶于大多數(shù)非氧化性酸，放出氫氣，生成二價(jià)鎘陽(yáng)離子。和氧化性酸反應(yīng)較復(fù)雜，如與硝酸反應(yīng)，隨著濃度和溫度的不同，所產(chǎn)生的氮的各種氧化物也不同。鎘易溶于濃的硝酸銨溶液。利用這一性質(zhì)，可以將鍍鎘金屬表面的鎘剝離。與鋅明顯不同的是鎘不溶于堿。鎘的的主要氧化態(tài)為+2。氧化鎘和氫氧化鎘的溶解度都很小，它們?nèi)苡谒?，但不溶于堿。鎘可形成多種配離子，如[Cd（NH3）4]2+、[Cd（CN）4]2-、CdCl42-等。 [5

]

鎘的毒性較大，被鎘污染的空氣和食物對(duì)人體危害嚴(yán)重，且在人體內(nèi)代謝較慢，日本因鎘中毒曾出現(xiàn)“痛痛病”。

可用多種方法從含鎘的煙塵或鎘渣（如煤或炭還原或硫酸浸出法和鋅粉置換）中獲得金屬鎘。進(jìn)一步提純可用電解精煉和真空蒸餾。鎘主要用于鋼、鐵、銅、黃銅和其他金屬的電鍍，對(duì)堿性物質(zhì)的防腐蝕能力強(qiáng)。鎘可用于制造體積小和電容量大的電池。鎘的化合物還大量用于生產(chǎn)顏料和熒光粉。硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘用于制造光電池。

鎘與空氣的反應(yīng)

鎘可在空氣中燃燒生成氧化鎘（Ⅱ），氧化鎘的顏色隨反應(yīng)條件的變化而變化。 [3]

鎘與鹵素單質(zhì)的反應(yīng)

氟化鎘（Ⅱ）（CdF2）、溴化鎘（Ⅱ）（CdBr2）和碘化鎘（Ⅱ）（CdI2）可以通過金屬鎘和氟、溴、碘的單質(zhì)直接反應(yīng)而生成。 [3]

鎘與酸的反應(yīng)

金屬鎘可以緩慢溶于烯酸中，生成含有Cd（Ⅱ）離子的溶液和氫氣。實(shí)際上Cd（Ⅱ）在溶液中是以配離子Cd（H2O）62+的形式存在的。 [3]

金屬鎘和硝酸等氧化性酸的反應(yīng)非常復(fù)雜，反應(yīng)生成的產(chǎn)物取決于反應(yīng)時(shí)的條件。 [3]

應(yīng)用領(lǐng)域

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鎘可保護(hù)金屬免受銹蝕，大量應(yīng)用于電鍍工業(yè)，約占總用量8%；鎘的化合物如硫化鎘、磺硒化鎘等常用于制作塑料、油漆顏料；硬脂酸鎘常用作塑料穩(wěn)定劑，約占總用量11%；鎘還用以制備光電池及鎳鎘電池或鎘銀電池，因此類電池體積小、電能容量大，故用量日益增加，是鎘的主要用途之一，約占總用量的77%。制造合金，銅鎘合金用于汽車?yán)鋮s器材料；銀銦鎘合金用作原子反應(yīng)堆控制棒；其他如各種釬焊合金、易熔合金等；制造焊條或焊接電極、電池電極等。 [8]

鎳鎘電池

蓄電池生產(chǎn)是鎘的最大消費(fèi)領(lǐng)域，占鎘總消耗量的70%以上。鎘用于鋼、鐵、銅、黃銅和其他金屬的電鍍。鎘作為合金基本組元能配成很多合金，如特殊的易熔合金、耐磨合金、釬料合金，用作鋼結(jié)構(gòu)的電鍍防腐層、原子反應(yīng)堆控制棒、光電池和制造顏料、塑料穩(wěn)定劑、電工觸頭材料、釬料、印刷電路板、光學(xué)玻璃、熒光粉等。鎘化合物還可用于殺蟲劑、殺菌劑、油漆等制造業(yè)。在顏料生產(chǎn)、陶瓷制造等領(lǐng)域，鎘都發(fā)揮著重要作用。 [4]可以用作還原劑，也用于鎘鹽及合金的制造。 [6]

分布情況

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鎘以硫鎘礦的形式賦存于鋅礦、鉛鋅礦、銅鉛鋅礦石中。鎘資源主要分布在澳大利亞、美國(guó)、中國(guó)、加拿大、哈薩克斯坦、墨西哥、秘魯、日本、俄羅斯、德國(guó)、印度等國(guó)。中國(guó)鎘礦探明資源占世界鎘礦資源總量的20%以上，居世界第一位，主要分布在云南、四川、廣東、湖南、廣西、甘肅等省區(qū)。云南占中國(guó)鎘資源儲(chǔ)量的50%左右。由于鎘共伴生于鉛、鋅、銅礦中，因此鎘礦資源潛力取決于鉛鋅礦的資源潛力。從鎳鎘蓄電池中回收的鎘占15%以上。 [4]

安全措施

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環(huán)境危害

鎘對(duì)環(huán)境的污染自人類開始冶煉金屬就發(fā)生了，隨著應(yīng)用增加而日趨嚴(yán)重，已成為威脅健康的重要環(huán)境衛(wèi)生問題。美國(guó)毒物管理委員會(huì)將鎘列為第六位危害人體健康的有毒物質(zhì)，而聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署和國(guó)際職業(yè)衛(wèi)生重金屬委員會(huì)把鎘作為重點(diǎn)研究的環(huán)境污染物。20世紀(jì)末全世界每年生產(chǎn)約2.2萬噸鎘，鎘常與鋅共生，兩者的比例為1/1000—1/100。鎘遇高溫很快逸出金屬蒸氣，并且在空氣中迅速形成紅棕色氧化鎘煙塵。 [8]

含鎘物質(zhì)標(biāo)識(shí)

健康危害

鎘可通過食物鏈為人體攝入，主要是由于含鎘廢水污染了水源和農(nóng)田土壤，人長(zhǎng)期食用含鎘的食物和飲用含鎘的水。用含鎘容器盛裝酸性食物，可引起經(jīng)口急性鎘中毒，產(chǎn)生劇烈嘔吐。在非污染區(qū)人體攝入量為每日10—60μg，污染地區(qū)的攝入量每日可達(dá)200—400μg。 [8]

危害防治

吸入大量氧化鎘煙霧所致的急性中毒，其治療與一般刺激性氣體中毒的處理相同。關(guān)鍵在于防止肺水腫。

應(yīng)及早撤離出事現(xiàn)場(chǎng)、保持安靜，臥床休息，吸入氧氣，保持呼吸道暢通，可用10%硅酮霧化吸入，以消除泡沫，腎上腺皮質(zhì)激素能降低毛細(xì)血管通透性，宜早期定量使用。限制液體入量，給予抗生素防止繼發(fā)感染，急性食入性鎘中毒時(shí)主要采用對(duì)癥治療，給予大量補(bǔ)液、注射阿托品用來止吐和消除腹痛。

慢性鎘中毒引起腎臟損害者，膳食中應(yīng)增加鈣和磷酸鹽的攝入，供給充足的鋅和蛋白質(zhì)，金屬絡(luò)合劑依地酸二鈉鈣（CaNa2-EDTA）可增加鎘的排出，但可加重腎臟的損害。在急、慢性中毒時(shí)均不主張使用。有報(bào)道口服氮川三乙酸（NTA）能促使鎘排出(主要經(jīng)由糞便)，從而降低在體內(nèi)的蓄積，而不損害腎臟功能。

為了預(yù)防鎘中毒，熔煉、使用鎘及其化合物的場(chǎng)所，應(yīng)具有良好的通風(fēng)和密閉裝置。焊接和電鍍工藝除應(yīng)有必要的排風(fēng)設(shè)備外，操作時(shí)應(yīng)戴個(gè)人防毒面具。不應(yīng)在生產(chǎn)場(chǎng)所進(jìn)食和吸煙。中國(guó)規(guī)定的生產(chǎn)場(chǎng)所氧化鎘最高容許濃度為0.1mg/m3。

鎘污染土壤，可造成公害病痛痛病。鎘對(duì)土壤的污染，主要通過兩種形式，一是工業(yè)廢氣中的鎘隨風(fēng)向四周擴(kuò)散，經(jīng)自然沉降，蓄積于工廠周圍土壤中，另一種方式是含鎘工業(yè)廢水灌溉農(nóng)田，使土壤受到鎘的污染。因此為了防止鎘對(duì)環(huán)境的污染，必須做好環(huán)境保護(hù)工作，嚴(yán)格執(zhí)行鎘的環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

儲(chǔ)存運(yùn)輸

鎘應(yīng)儲(chǔ)存在陰涼、通風(fēng)的倉(cāng)間內(nèi)，遠(yuǎn)離火種、熱源和陽(yáng)光直射。包裝應(yīng)密封，防止與空氣接觸。

毒理資料

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金屬鎘屬微毒類，鎘化合物中的硫化鎘、硝酸鎘等屬中等毒類。較高濃度的鎘化合物（飲料中鎘超過16mg/L）經(jīng)口攝入即刻發(fā)生催吐作用，表現(xiàn)為胃腸道刺激作用，并可引起腹瀉、休克和腎功能障礙。氯化鎘對(duì)貓的最小催吐劑量為4mg/kg，家兔經(jīng)口致死量為150—300mg/kg。氧化煙塵急性吸入毒性以致死濃度（mg/m3）和時(shí)間（分鐘）乘積，即LCt值表示如下：小鼠700、大鼠500、豚鼠3500、兔2500，犬4000，猴1500。吸入煙中毒死亡的患者，估計(jì)其LCt值為2500—2000。急性吸入毒性比經(jīng)口大60倍，吸入數(shù)小時(shí)后出現(xiàn)支氣管和肺刺激癥狀，也可引起化學(xué)性肺炎和肺水腫，導(dǎo)致死亡。飲用含鎘水的大鼠可引起心肌電生化的改變；大鼠慢性吸入氧化鎘時(shí)，可見血紅蛋白和紅細(xì)胞數(shù)減少、白細(xì)胞數(shù)增加，血清蛋白下降，硫胺素代謝障礙，間質(zhì)性肺炎和局灶性肺氣腫。家兔慢性喂飼試驗(yàn)，可見生長(zhǎng)遲緩，低血色素性貧血，中性粒細(xì)胞增加，血漿白蛋白降低，血漿球蛋白特別是β1球蛋白增高，尿中有蛋白和管型。病理解剖發(fā)現(xiàn)腎間質(zhì)纖維化伴有腎小球纖維化和腎皮質(zhì)凝固性壞死，肝壞死及炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，脾大，肺氣腫，心臟肥大。 [8]

檢測(cè)方法

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環(huán)境工程領(lǐng)域中的鎘絕大多數(shù)淡水的含鎘量低于1微克/升，海水中鎘的平均溶度為0.15微克/升。鎘的主要污染源是電鍍、采礦、冶煉、染料、電池和化學(xué)工業(yè)等排放的廢水。 [10]

重大事件

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廣西龍江鎘污染事件

2012年1月15日，廣西龍江河拉浪水電站網(wǎng)箱養(yǎng)魚出現(xiàn)少量死魚現(xiàn)象被網(wǎng)絡(luò)曝光，龍江河宜州市拉浪鄉(xiāng)碼頭前200米水質(zhì)重金屬超標(biāo)80倍，龍江河段檢測(cè)出重金屬鎘含量超標(biāo)，造成龍江河水質(zhì)受到重度污染，龍江河下游的柳州市上百萬人的飲水安全受到嚴(yán)重威脅。 [10]

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