Stručná charakteristika
Nikl (Ni) je stříbrošedý, tvrdý, ale kujný kov. Ni je dobrým vodičem elektrického proudu odolávající korozi. Většina vytěženého niklu je spotřebována na výrobu tisíců různých slitin (slitiny s železem, chrómem, hliníkem, zinkem aj.); až 65 % světové produkce niklu pak na výrobu nerez oceli. Ni, jako součást řady enzymů a proteinů, je v malém množství nezbytný pro bakterie, rostliny i živočichy. V nadměrných množstvích je však toxický. Při kožním kontaktu může vyvolat lokální alergickou reakci. Při požití nebo v dechnutí dochází k poškození jater, ledvin, plic, cévní a nervové soustavy. Nikl je považován za podezřelý lidský karcinogen (2B dle IARC), v EU je na seznamu zakázaných látek REACH.
V přírodě nikl většinou doprovází síru a železo. Předpokládá se, že převážná část niklu se nachází v zemském vnitřním a vnějším jádře. Přirozeným zdrojem Ni v prostředí je vulkanická činnost, požáry, půdní eroze a odpařování z mořské vody. Člověk zvyšuje množství niklu v prostředí především samotnou důlní činností, metalurgií a spalováním fosilních paliv včetně odpadů. Nikl je v prostředí všudypřítomný. Díky jeho snadné vazbě s atomy železa a hořčíku se většina niklu nachází v půdním profilu. Nikl nalezl uplatnění při galvanickém pokovování, při barvení keramiky, výrobě baterií a magnetů, je také katalyzátorem řady chemických reakcí (výroba ztužených tuků).
Podrobná charakteristika
Nikl (Ni) je stříbrošedý, tvrdý, ale kujný kov. Je dobrým vodičem elektrického proudu odolávající korozi. V přírodě nikl většinou doprovází síru a železo. Předpokládá se, že převážná část niklu se nachází v zemském vnitřním a vnějším jádře. Nejběžnějším oxidačním stavem je +2. V komplexních sloučeninách se může vyskytovat i s oxidačním číslem 0, +1 a +3. S ryzím niklem se můžeme setkat jen v nikl-železných meteoritech.
Většina niklu se spotřebuje na výrobu slitin, kterých existuje přes tři tisíce. Až 66 % světové produkce Ni je spotřebováno na výrobu nerez oceli. Ni se používá nejčastěji v kombinaci s železem, mědí (Monelův kov), chrómem, hliníkem a zinkem. Slitiny niklu mají široké průmyslové uplatnění, najdeme je v nikl-hydridových bateriích (většina mobilních elektrických zařízeních), v mincích a špercích, magnetech, v procesu galvanického pokovování, barvení keramiky, Ni slouží také jako katalyzátor řady chemických reakcí, například při ztužování rostlinných tuků.
V roce 2013 bylo vytěženo bezmála 2,5 miliónu tun niklu. Největšími světovými producenty niklu pak v tomto roce byla Dominikánská republika a Filipíny (shodná produkce 440 000 tun). V EU je Ni od roku 2007 v příloze XVII regulace REACH, tedy na listině v určitých aplikacích zakázaných látek.
Účinky na zdraví lidí a zvířat
Negativní působení niklu na lidské zdraví do značné míry závisí na množství niklu, kterému byl jedinec vystaven a také na délce trvání této expozice. Důležité také je, v jaké podobě se s niklem setkáváme, protože bývá součástí řady sloučenin, které mohou působit různě. Posledním nezanedbatelným faktorem ovlivňujícím účinky na lidské zdraví je celkový zdravotní stav jedince, který se s touto látkou dostává do kontaktu.
Malé množství niklu je pro člověka pravděpodobně důležité, nicméně zatím nebyl pozorován žádný případ, kdy by byla zaznamenána negativní odezva organismu z důvodu jeho nedostatku.
V souvislosti s niklem se nejčastěji objevuje kožní alergická reakce u lidí, kteří jsou na tento kov obzvláště citliví. Lidé si mohou přivodit zvýšenou citlivost vůči niklu například když nosí šperky, které jsou z něj vyrobeny a které jsou v dlouhodobějším kontaktu s pokožkou. U citlivých jedinců pak každý další kontakt s niklem způsobí velmi rychlou odezvu v podobě kožní vyrážky (dermatitidy) v místě kontaktu s kovem. U velmi citlivých jedinců může kontakt s niklem vést až ke vzniku astmatického záchvatu, ale takové případy se objevují jen velmi zřídka. Vedle kožního kontaktu může způsobit negativní reakci organismu také jeho požití v potravě nebo pitné vodě, případně vdechnutí prachu, který nikl obsahuje. U lidí, kteří nejsou na nikl citliví, je potřeba značně velká expozice vůči tomuto kovu, aby byl nějaký efekt pozorován. Soli niklu mohou podobně jako čistý kov vyvolat také řadu zdravotních problémů. Mohou například způsobit pálení a svrbění rukou, které je následováno silným zarudnutím pokožky a vznikem vyrážek v meziprstí, na zápěstích a předloktích. Požití těchto solí vyvolává zvracení. U pracovníků, kteří nedopatřením vypili vodu obsahující velké množství niklu (až 100 000 x víc než v pitné vodě), byly pozorovány bolesti žaludku a ledvinové problémy.
Niklový prach pro změnu způsobuje podráždění očí, nosu a krku. Jeho dlouhodobější vdechování může vést k rozvinutí akutní chronické bronchitidy, snížení funkce plic, ale i k propuknutí rakovinového onemocnění. Negativně mohou být zasaženy i horní cesty dýchací, kdy se mohou objevovat záněty dutin apod. Nemoci způsobené vdechováním niklového prachu byly pozorovány především u dělníků, kteří pracují v továrnách určených ke zpracování niklu. Pokud jde o karcenogenitu sloučenin niklu, počítají se podle závěrů expertního týmu IARC z roku 2018 mezi prokázané lidské karcinogeny (skupina 1). Samotný kovový nikl je hodnocen jako možný lidský karcinogen, tedy skupina 2B klasifikace IARC.
Co se týče vlivu niklu na ekosystémy, tak lze opět uvést, že určité množství tohoto kovu je nezbytné pro normální růst a rozmnožování některých živočichů. Nicméně je dobře známo, že nikl a jeho sloučeniny vykazují vysokou akutní a chronickou toxicitu pro vodní organismy. Míra toxicity niklu je přitom značně závislá na tvrdosti vody – čím je voda měkčí, tím větší je riziko způsobené kontaminací niklem. Pokud jde o vliv niklu a jeho sloučenin na rostliny a suchozemské organismy, tak zatím není dostatek dat k dostatečnému posouzení jeho toxicity. Podle současných znalostí o niklu nemá tento kov tendenci se akumulovat v živých organismech.
Hodnocení karcinogenity podle IARC
1 - karcinogenní pro lidiVýskyt v životním prostředí
Nikl se v prostředí vyskytuje přirozeně a poměrně hojně. Nalézáme ho v půdě, vodě, potravinách, značné množství niklu se uvolňuje například při sopečných erupcích. V prostředí se často nachází v kombinaci s arsenem, antimonem a sírou. Velké zásoby niklu jsou uloženy na mořských dnech. Čistý nikl můžeme nalézt v kombinaci s železem také v meteoritech. Zemské jádro je také složeno z velké části z niklu a železa (NiFe). Pro získávání niklu se používají rudy, kde se nikl zpravidla vyskytuje jako oxid ve směsi s železem (laterit a garnierit) nebo jako sulfid nikelnato-železitý, neboli pentlandit.
Antropogenní přídavek niklu do prostředí spočívá především ve spalování uhlí a dalších fosilních paliv. Do ovzduší se nikl uvolňuje také z procesů těžby a zpracování niklových rud, ocelářského průmyslu, galvanických procesů nebo spalování komunálního odpadu. Zdrojem niklu do ovzduší je také doprava, kdy dochází ke spalování pohonných hmot.
Jemné částečky niklu a jeho sloučenin, které jsou obsažené v prachu, jsou přenášeny vzdušným prouděním. Jak již bylo uvedeno výše, částice obsahující nikl se uvolňují do atmosféry jak z přírodních, tak antropogenních zdrojů. Suchou a mokrou depozicí se nikl a jeho sloučeniny dostávají do ostatních složek prostředí, jako je voda a půda. Nikl obsažený v půdě se může postupným vymýváním dostávat až do podzemních vod.
V povrchových vodách se může nikl vyskytovat přirozeně a to zvětráváním horninového podloží, které ho obsahuje. Nikl který je ve vodě obsažen, pak podléhá různým fyzikálním a chemickým procesům, které ovlivňují jeho další setrvání v prostředí. Za běžných podmínek se nikl velmi dobře spojuje s hojně se vyskytujícími částicemi železa nebo hořčíku, proto velké množství niklu nacházíme v půdách a sedimentech.
Synonyma
Niccolum, Nickel, Nichel, Nikkel, Nikkeli, Níquel, r Nickel
Limity pro ovzduší
Imisní limity pro celkový obsah znečišťující látky v částicích PM10 vyhlášené pro ochranu zdraví lidí (201/2012 Sb.).
doba průměrování: 1 kalendářní rok
imisní limit: 20 ng/m3
Limity pro vodu
Pitná voda:
20 µg/l nejvyšší mezní hodnota (NMH) pro nikl (vyhl. č. 252/2004 Sb.)
Pozn. Limitní hodnota platí pro vzorek pitné vody odebraný odpovídající metodou vzorkování z kohoutku tak, aby vzorek byl reprezentativní pro průměrné jednotýdenní množství požité spotřebiteli. Pro kontrolu jakosti pitné vody podle § 4 se použije metoda náhodného vzorkování během pracovního dne, která spočívá v odběru prvních 1000 ml vody z kohoutku (bez očištění kohoutku a bez předchozího odpouštění vody nebo odběru vzorků vody na stanovení jiných ukazatelů) odebraných během normální pracovní doby vzorkaře (obvykle 8.00 - 16.00 hod.). Zjistí-li se při tomto odběru překročení limitní hodnoty a je-li nepřímo prokázáno, že se jedná o zhoršení vlivem vnitřního vodovodu, zajistí vlastník objektu účelové vzorkování pro zjištění průměrné koncentrace látky požité spotřebiteli během jednoho týdne.
Balené kojenecké a pramenité vody:
nejvyšší mezní hodnota (NMH) 0,02 mg/l (podle příl. č. 2 k vyhl. č. 275/2004 Sb.)
Balené přírodní minerální vody:
nejvyšší mezní hodnota (NMH) 0,02 mg/l (podle příl. č. 1 k vyhl. č. 275/2004 Sb.)
Povrchové vody:
NEK-RP: 4 µg/l, NEK-NPK: 34 µg/l
Podzemní voda:
300 μg/l - hodnota indikátoru znečištění dle Věstníku MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1.
Odpadní vody:
Emisní standardy pro odpadní vody jednotlivých průmyslových odvětví (nařízení vlády 401/2015).
Úprava a spřádání textilních vláken a příze, tkaní, úprava a výroba textilií: 0,5 mg/l.
Výroba rafinovaných ropných produktů: 0,1 mg/l.
Výroba skla a skleněných výrobků: 0,5 mg/l.
Výroba surového železa, oceli a feroslitin, plochých výrobků (kromě pásky za studena), tváření výrobků za tepla: 0,5 mg/l.
Výroba a hutní zpracování drahých a neželezných kovů: 0,5 mg/l.
Výroba a hutní zpracování drahých a neželezných kovů: 0,8 mg/l.
Výroba elektrických strojů a zařízení (elektrotechnická výroba): 0,5 mg/l.
Úprava odpadů k dalšímu využití, kromě demontáže vraků, strojů a zařízení: 0,5 mg/l.
Limity pro půdu
Vyhláška 153/2016 Sb. stanoví v zemědělské půdě tzv. preventivní limity rizikových látek a prvků. Překročení těchto limitů může být za určitých podmínek rizikové a mělo by se v praxi promítnout do přijetí preventivních opatření (snížení vstupů rizikových látek do půdy).
Běžné půdy 50 mg/kg sušiny (extrakce lučavkou královskou).
Lehké půdy 45 g/kg sušiny (extrakce lučavkou královskou).
indikační hodnota, při jejímž překročení může být ohrožena zdravotní nezávadnost potravin nebo krmiv (mg/kg sušiny).
| Rizikový prvek | Půdní druh | pH /CaCl2 | Indikační hodnota | |
| extrakce lučavkou královskou | extrakce NH4NO3 | |||
| Ni | - | ≤ 6,5 | 150 | - |
| - | > 6,5 | 200 | - | |
| - | - | - | 1,0 | |
Indikační hodnota, při jejímž překročení může být podezření z ohrožení růstu rostlin a produkční funkce půdy¨(mg/kg sušiny).
| Rizikový prvek | pH /CaCl2 | Indikační hodnota | |
| extrakce lučavkou královskou | extrakce NH4NO3 | ||
| Ni | ≤ 6,5 | 150 | - |
| > 6,5 | 200 | - | |
| - | - | 1,0 | |
Hodnoty indikátorů znečištění pro zeminy podle Metodického pokynu MŽP ČR (Věstník MŽP ročník XIV - leden 2014 - částka 1).
Průmyslové plochy: 20 000 mg/kg sušiny, ostatní plochy: 1 500 mg/kg sušiny.
Ostatní limity
Ohlašovací prahy pro emise a přenosy niklu a jeho sloučenin dle IRZ:
Emise do ovzduší: 50 kg/rok
Emise do vody: 20 kg/rok
Přenosy: 500 kg/rok.
Výstražné symboly
R věty
R 40 - Podezření na karcinogenní účinky, R 43 - Může vyvolat senzibilizaci při styku s kůžíS věty
S 2 - Uchovávejte mimo dosah dětí, S 22 - Nevdechujte prach, S 36 - Používejte vhodný ochranný oděvTabulka
Tabulka: Zařazení látky v seznamu látek pro integrovaný registr znečišťování dle Nařízení Evropského parlamenu a Rady (ES) č. 166/2006, dle Nařízení vlády č. 145/2008 Sb. a dle Nařízení vlády č. 450/2011 Sb.
| č. | číslo CAS | ohlašovaná látka | ohlašovací prahy v kg/rok | více informací | |||
|
A (ovzduší) |
B (voda) |
C (půda) |
D (odpady) |
o seznamu najdete | |||
| 22 | 7440-02-0 | nikl a sloučeniny (jako Ni) | 50 | 20 | 20 | 500 | zde |
Vysvětlivky:
A = ohlašovací práh pro emise do ovzduší
B = ohlašovací práh pro emise do vody a pro přenosy do vody
C = ohlašovací práh pro emise do půdy
D = ohlašovací práh pro přenosy v odpadech
Vysvětlivky
*Indikátory znečištění nenahrazují stanovené limitní koncentrace ostatních legislativních předpisů a v případech, kdy jsou tyto legislativní předpisy aplikovány, není použití indikátorů znečištění doporučeno.
Literatura
1) M. Poonkothai and B. Shyamala Vijayavathi Nickel as an essential element and a toxicant. International Journal of Environmental Sciences Vol. 1 No. 4. 2012. Pp. 285-288.
Odkazy
1) http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel (Profil niklu na stránkách Wikipedie)
2) https://www.irz.cz/latky-v-irz/nikl-a-slouceniny-jako-ni (Profil niklu a jeho sloučenin na stránkách českého integrovaného registru znečišťování)
3) https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiledocs/ (Factsheet o niklu na stránkách úřadu Agency for Toxic Substances and Disease Registry)
4) http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/2014/mcs2014.pdf
