Регион:

Цинк - элемент химический


Цинк – по-своему уникальный элемент. Несмотря на то, что в земной коре его содержание не превышает 0,004%, и он является только 25-м по распространенности элементом, его роль очень трудно переоценить.
Цинк, подобно другим металлам, находится в природе в различном состоянии. Он входит не только в состав скальных пород, но находится в воздухе, воде и в составе живых организмов. Он постепенно вымывается дождями из скальных пород, поступает в воду рек, озер, в морскую воду, в результате различных химических и биохимических процессов вновь поступает в осадки, на этот раз донные, Одновременно значительные количества цинка выбрасываются в атмосферу из недр земли за счет вулканической деятельности. Оценки ученых дают величину ежегодного выброса цинка из вулканов в 5,9 млн метрических тонн в год. Человеческая же деятельность, связанная с переработкой руд и использованием химических и термических процессов, в том числе сжигания топлива, дает цифру примерно в 100 раз меньшую – 57 тысяч метрических тонн в год.
За время эволюции живые организмы приспособились к цинку и включили его в свои жизненные процессы.
Концентрация цинка зависит от места расположения анализируемого объекта, времени года и других факторов. В породах концентрация цинка лежит в пределах от 10 мг до 300 мг, в воде – от 10 до 200 мкг на кг. Уровни содержания цинка в различных природных объектах суммированы в таблице 2.1.
Оптимальное потребление цинка важно для человеческого здоровья (таблица 2.2). Дефицит цинка (Табл. 2.3) по важности стоит пятым из десяти рисков, влияющих на человеческое здоровье. И одиннадцатым фактором из двадцати во всемирном масштабе (табл. 2.4).

Факторы необходимости цинка

В 2003 году роли цинка в развитии человеческого общества была посвящена международная конференция «Интергальва 2003», и это говорит о многом. Основные выводы конференции – без цинка невозможно устойчивое развитие человеческого общества.

Таблица 2.1.Уровни содержания цинка в различных природных объектах.

Наименование объекта

Интервал концентраций цинка

Воздух (промышленная атмосфера)

0,01-0,2 мкг/м3

Почва

100-300 мг/кг

Родительские породы

2-1500 мг/кг

Месторождения

5-15%

Открытый океан

0,01-0,06 мкг/л

Прибрежные моря

0,5-1 мкг/л

Равнинные реки

5-30 мкг/л

Горные реки

<10мкг/л

Большие озера

0,09-0,3 мкг/л

Минерализованные источники

>200 мкг/л

Таблица 2.2. Рекомендуемые уровни суточного потребления цинка людьми.

Категория населения

Суточное потребление, мг

Малыши до года

5

Дети 1-10 лет

10

Мужчины 11-51 лет

15

Женщины 11-51 лет

12

Беременные

15

Кормящие матери 1-6 месяцев

19

Кормящие матери, остальной период

16

Таблица 2.3. Десять факторов риска для человеческого здоровья с относительной долей их важности.

Фактор риска

% важности

Недостаточный вес

14,9

Незащищенный секс

10,2

Небезопасная вода

5,5

Дым в помещениях от сгорания органических веществ

3,7

Дефицит цинка

3,2

Дефицит железа

3,1

Дефицит витамина А

3,0

Давление крови

2,5

Табакокурение

2,0

Холестерин

1,9

Дефицит цинка

По данным ВОЗ, в год умирает до 800 тысяч человек из-за дефицита цинка и теряется 28 млн лет из-за него. В настоящее время 1/3 населения живет в районах с дефицитом цинка. Дефицит цинка в почвах сильно влияет на урожай.
Цинк существенен для сохранения здоровья: он повышает сопротивляемость к болезням, заживляемость ран, улучшает пищеварение, воспроизводительные возможности, физический рост, контролирует диабет, вкус и обоняние. Свыше 300 энзимов требуют цинка для своего функционирования.
Содержание цинка в человеческом организме порядка 2-3 г; ежедневная потребность в цинке, как уже говорилось, для женщины 12 мг, для мужчины – 15 мг.

Таблица 2.4. Основные факторы риска в поступательном развитии человечества.

Основные риски в порядке приоритета

1

Недостаточный вес

11

Дефицит цинка

2

Незащищенный секс

12

Недостаточное потребление растительной пищи и фруктов

3

Повышенное артериальное давление

13

Дефицит витамина А

4

Табачная зависимость

14

Недостаточная физическая активность

5

Алкоголизм

15

Травматизм (производственный и бытовой)

6

Некачественные вода, гигиена, антисанитария

16

Контакты со свинцом

7

Повышенный холестерин

17

Запрещенные лекарства

8

Задымленность жилищ от сгорания твердых топлив

18

Небезопасные для здоровья инъекции

9

Дефицит железа

19

Отсутствие контрацепции

10

Избыточный вес

20

Сексуальные домогательства в детстве

На рис. 2.1 показана кривая «биологической активности» человека в зависимости от концентрации цинка в воде. Видно, что кривая весьма благоприятна для развития человека – оптимальные концентрации цинка для функционирования реакций в человеческом организме лежат в широком пределе – от примерно 2 до 50 мкг/л, что в целом соответствует его содержанию в большинстве водных источников.

Дефицит цинка

Рис. 2.1. Кривая биологической активности человека в зависимости от концентрации цинка в водных источниках.

Основой развития человеческого общества, конечно, является сталь. Это основной материал нашей жизни. Она имеет высокую прочность, низкую стоимость, практически на все случаи жизни мы можем подобрать необходимые сорта стали. Однако у стали есть одно очень неприятное свойство – те сорта, которые являются дешевыми, подвержены сильным коррозионным процессам, а те, которые устойчивы к коррозии, являются дорогими, к тому же при их изготовлении используются дефицитные материалы. Причем коррозионные процессы в ряде регионов Земли на дешевых сталях идут с такой большой скоростью, что ставят под угрозу качественное освоение этих регионов. Конечно, можно использовать стали с повышенными антикоррозионными свойствами – так называемые нержавеющие. Но их производство, как уже говорилось, очень дорого и в ряде случаев экономически не оправдано. Можно говорить об использовании нержавеющих сталей, скажем, в конкретных условиях химического производства, но использовать дорогие сорта стали даже для промышленного строительства, не говоря уже о гражданском, очень накладно. Мы можем использовать антикоррозионные покрытия, но они не решают всех проблем использования стальных изделий в хозяйстве. И тут нам приходит на помощь цинк. Цинковое покрытие на стали создает уникальную комбинацию ряда положительных свойств, а именно:

  • высокой прочности; 
  • формуемости;
  • легкого веса покрытия;
  • коррозионной устойчивости;
  • эстетики;
  • рециклации;
  • низкой стоимости.

Цинк и коррозия

В таблице 2.5 приводятся некоторые данные по укрывным свойствам различных материалов. Накладывающийся кризис делает представленные данные лишь качественными, но они независимо от колебаний в стоимости продукции, наглядно показывают преимущества цинка. Вместе с медью  цинк является самым дешевым укрывным материалом. Но у цинка имеются и другие преимущества, которые будут рассмотрены ниже.

Годовые потери от коррозии составляют 4,5% от ВВП. Цинк значительно уменьшает эти потери. Никакой существенной замены цинку не предвидится при защите стали от коррозии.

Таблица 2.5. Соотношение время жизни – стоимость для различных кровельных материалов.

Материал

Стоимость материала, $ / кв.фут

Установленная стоимость $ / кв.фут

Время жизни изделия, лет

Стоимость, $ / в год на кв. фут

Нерж. сталь

4,0-6,0

10,0-14,0

60

0,17-0,24

Медь

2,0-3,0

8,0-12,0

60

0,14-0,20

Цинк

2,0

8,0-12,0

60

0,14-0,20

Битум

1,0

2,5-4,0

15

0,17-0,27

Преимущество цинка в том, что цинк является почти полностью рециклабельным продуктом – 90% изделий, закончивших свою физическую жизнь из-за инновационных изменений в технологиях, пригодны для повторного извлечения из них цинка. 30% от потребляемого цинка – это повторный цинк.

Цинк и цинксодержащая продукция дает вклад в мировую экономику порядка 40 млрд долларов в год.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

comments powered by HyperComments