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细说金属铅的用途与危害

铅是元素周期表中的一种元素,属于重金属之一。它在常温下是固体,柔软又容易被塑造,它的密度很大,是水的11.4倍。

在地球的地壳附近我们很少能够发现纯天然的金属铅单质,多数都是作为铅的化合物比如硫化铅、硫酸铅或者氧化铅的形式存在于自然界中,这些化合物通常与银一起出现。

铅在人体中并没有作用,尽管在中国古代以铅汞为原料的丹药常常进贡给宫廷皇室服用。但如今世人皆知,铅对于人体来说是有毒的。在20世纪70年代,许多美国儿童因为接触了含铅的涂料而铅中毒,自此以后人们有意识地降低了铅涂料的利用率。我们国家在铅涂料产品中也吃过亏,例如2007年美国强制召回由中国制造的2100万件玩具,主要原因是这其中有一部分是表面涂料含铅超标。虽然我们通过加强管理提高生产技术已经不需要过分担心这一事件再次发生,但遗憾的是至今为止其他国家仍然使用铅涂料,而铅也仍然是全球主要的环境危害因素之一。

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含铅涂料

现在,让我们看看铅对我们现代人生活的影响

含铅气体和其他重金属的用途

自古以来,人类就认识了铅。铅在最初是一种没有什么用处和价值的新鲜事物。它在人类历史中的第一个用途是被用于艺术品。古罗马人充分利用了铅的耐腐蚀性和延展性,将铅加工成了管道用来输送饮用水和排放污水,他们还用铅来做装水的容器。罗马时代的铅管道至今还保留在罗马浴场和幸存的建筑物中。

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罗马古城的铅制水管

除了用来做水管,铅还被添加到化妆品、彩色油漆、颜料、玻璃、锡制品首饰、餐具、军火以及陶器中等等。在上个世纪铅还广泛用于家用油漆、电缆保护套以及汽油添加剂(细说金属铅的用途与危害四乙基铅)中。然而随着卫生官员开始认识到金属对人类和环境健康的危害之后,这些领域已经大大缩减了铅的用量。现如今,铅主要应用在汽车的铅酸电池中,这些铅酸电池的70%将会被回收并用于铅的再生产。

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汽车电池原理

除了电池以外,我们还可以从屋顶和辐射屏蔽装置中找到铅的存在。铅的高密度和相对低廉的成本使其非常适合用来做吸收伽马辐射和x射线的装备,大多数玻璃阴极射线管(如计算机显示器中的那些)都会装有含铅的玻璃,以用来保护观看者免受内部辐射的影响。含铅玻璃因其高色散值还可以充当水晶用作装饰,还有用铅做的焊料有利于进行电气连接。

铅来自于哪里

铅主要隐藏在地壳中的硫化物方铅矿中,中国、美国、澳大利亚、 加拿大、墨西哥和秘鲁等几个国家提供了全球75%的铅原料。目前越来越多的铅是通过回收铅废料二次生产而获得的。

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方铅矿(硫化铅)

在成为纯铅之前我们必须要想办法对矿石进行提炼加工。提纯方法早在古罗马时期就诞生了,在当时罗马人使用一种名为杯型法的额工艺将铅分离出来,这一方法至今仍被沿用。既先将方铅矿在空气中烘烤加热将硫化铅转化为氧化铅和二氧化硫,然后将焦炭加入氧化铅中,在高温高炉中与空气混合,在炉中碳从氧化铅中置换出了铅,形成了二氧化碳气体和熔融的金属铅,融化的铅会汇集到炉子的底部 被吸出并且冷却以形成铅锭,炉渣从熔融的铅中经过虹吸和冷却被分离出来,再经过电解沉积,可以提炼出其他附属元素。

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铅矿冶炼

除了从矿石中提取铅以外,人们还可以从废旧电池等废铅产品中二次提取铅原料。

人们是如何接触到铅的

早期铅的应用无处不在,从老房子里的油漆和管道,到家里面经过焊接的金属容器、铅釉瓷器、铅玻璃器皿以及铅漆玩具等,都是我们接触污染的途径。

至于空气也必不可免。从上世纪改革开放以来,大部分的铅排放都来自于公路汽车。那时的汽车都使用含铅汽油作为燃料,至今许多国家颁布了禁止在汽车燃料中使用铅添加剂使得空气中的铅排放少了近六成。

含铅汽油是上世纪主流

即便如此,空气、水以及其他物品还是可以通过多种方式在人们体内聚集。无论哪种方式一旦摄入,铅就会被肺部毛细血管或者小肠吸收并进入血液中,接触铅的人也可能直接通过皮肤吸收铅元素。之前已经提到过了,与锌和铁不同,铅在人体中没有任何有利作用,它只是一种毒素而已。然而我们的身体机能却常将吸收到的铅误认为是钙,因此铅在人体内常聚集在我们储存钙的地方,比如人的骨骼,由于钙还参与人身体中神经细胞肌肉收缩以及激素之间的交流活动,所以铅也会干扰这些活动过程。例如铅侵入了心血管系统就会导致人们患有高血压,心脏扩大等问题。侵入神经系统则会时长头痛、易怒、疲劳、记忆减退等,而侵入肾脏则会导致肾功能衰竭等等。

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铅中毒的危害

在急性铅中毒的情况下这种症状很明显,但如果是慢性暴露侵入的话只有随着时间的推移,血铅含量逐渐升高,这些症状才会显现。儿童铅中毒的主要影响是大脑。孩子的大脑发育并不成熟,实际上在幼儿期孩子的大脑常发育出新的神经回路以影响他们对新事物的体验学习以及记忆等行为。神经学家将这种能力称为可塑性,这些“脑回路”涉及一个或多个神经元,通过发送和接收神经递质的化学信息与大脑不同部位的其他神经元进行交流,这种神经递质就是谷氨酸 当儿童大脑遭受到铅的侵入时,由于身体不能很难好地区分铅和钙 导致铅干扰突触前细胞和突触后细胞中的nmDa受体,进而打乱了受体释放谷氨酸,因此这种干扰破坏了儿童大脑发育中非常重要的可塑性。

需要说明的是,铅中毒没有特别行之有效的治疗方法,唯一的办法就是预防。当然如果发生了铅污染的极端事件,比如工业事故等,我们还是可以通过螯合疗法祛除体内过高的铅含量。螯合疗法是人类祛除体内重金属元素的一项技术统称,在对付铅中毒这一项,人们通常用乙二胺四乙酸来做螯合剂,它在人体中会牢牢绑定铅元素,然后通过人的肾脏排出体外。虽然这项技术看起来非常神奇有效,但它通常只用于极端情况。

如果您的家中有潜在的铅源,建议您还是提早请专业人员清除他们,这样做才是最为稳妥。

(责任编辑:化学自习室)
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