陆地环境监测
一、名词定义
中文名称:钴
英文名称:cobalt
化学式:Co
二、名词简介
1、理化性质
钴:元素符号Co,银白色铁磁性金属,表面抛光后有淡蓝光泽,在周期表中属Ⅷ族,原子序数27,原子量58.9332,密排六方晶体,常见化合价为+2、+3。钴是具有光泽的钢灰色金属,比较硬而脆,有铁磁性,加热到1150℃时磁性消失。钴的化合价为+2价和+3价。在常温下不和水作用,在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO,在白热时燃烧成Co3O4。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。在常温下,致密金属钴在空气和水中稳定,高于300℃时,钴在空气中开始氧化。炽热的钴能分解水放出氢。氢还原法制备的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。含钴高温合金在 900~1000℃下仍有很高的强度和抗蠕变性能,多用于制作喷气发动机的耐高温部件。
2、主要用途
金属钴主要用于制取合金。钴基合金是钴和铬、钨、铁、镍组中的一种或几种制成的合金的总称。含钴的一定量钴的刀具钢可以显著地提高钢的耐磨性和切削性能。含钴50%以上的司太立特硬质合金即使加热到1000℃也不会失去其原有的硬度,如今这种硬质合金已成为含金切削工具和铝间用的最重要材料。钴能提高铁基、铝镍基和稀土金属合金的磁饱和强度和居里点,使其具有高矫顽力,是电气工业中的优良磁性材料。钴是硬质合金的粘合剂。金属部件用钴合金涂层和表面硬化后,其机械性能显著提高。钴的氧化物是陶瓷制品的脱色剂和颜料;搪瓷中的含钴釉料可使搪瓷同钢更好地粘结在一起。钴的有机化合物在油漆中作催干剂。钴还在化工生产中用于碳氢化合物的水合、脱硫、氧化、还原等方面。
三、在环境污染中的表现形式及存在方式
钴在地壳中的平均丰度为20ppm,花岗岩中平均含量为1ppm,玄武岩中为35ppm,页岩中为19ppm,石灰岩中为0.1ppm,砂岩中为0.3ppm。常见矿物为砷钴矿和辉钴矿,并与镍、锌、铜、铅等共存。钴的全球每年自然循环量,岩石风化为80000吨,河流输送至海洋为7400吨。钴的每年开采量为22700吨,小于自然循环量。钴主要作为粘结剂用于制造硬质合金,此外,还用于陶瓷、玻璃、油漆、颜料、搪瓷、电镀等行业。钴曾用作啤酒的起泡剂,对饮用大量啤酒的人曾造成钴中毒事件。人每日摄入钴超过500毫克,就会中毒。
对大气的污染:每公斤煤中的钴含量为 1~90毫克,平均每公斤4毫克,每公斤石油中仅为0.05毫克。1975年全世界因燃烧煤和石油而向大气排放的钴约11000吨。
对水体的污染:钴在天然水中常以水合氧化钴、碳酸钴的形式存在,或者沉淀在水底,或者被底质吸附,很少溶解于水中。淡水中钴的平均含量为0.2ug/L。在酸性溶液中以钴的水合络离子或其他络离子的形式,在碱性溶液中以[Co(OH)4]2-的形式逐渐增大溶解度。钴与天然水中的配位体往往生成两价的络离子,但与氨、含铵和含硝基等类配体化合物生成络离子时,钴先由分子氧氧化生成三价的络离子。在海水中钴的平均含量只有0.02ug/L,溶解的钴主要是以Co2+和CoCO3的状态存在。从淡水与海水的钴浓度之比可以看出,钴在入海河口附近沉积物中有中等程度的富集。钴对鱼类和水生动物的毒性比对温血动物大。钴的毒性作用临界浓度为0.5mg/L,钴浓度达到10mg/L,可使鲫鱼和丝鱼死亡。
  对土壤的污染:土壤中含钴量为0.05~65ppm,中值为8ppm。岩石风化为土壤,钴的浓度变化不大,如含钴为59ppm的玄武岩风化后含钴为81ppm,略有富集。实验表明:钴在土壤溶液中浓度为0.1~0.27mg/L、1mg/L、5.9mg/L时,分别对西红柿、亚麻、甜菜有毒害作用。钴浓度为10mg/L时,可使农作物死亡。(刘平)