New investigations on acute toxicities of vanadium oxides

Abstract

The "in-vivo'-toxicity of the Vanadium-oxides V20 5 and V203 (administered orally, dermally and by inhalation) has been reinvestigated with particular emphasis on the safety and handleability of vanadium-oxides in the vanadium processing industry. Chemical-thermodynamic properties of vanadium-oxides make it likely that some earlier results on vanadium-toxicities have introduced artefacts as a consequence of the administration-techniques used. Special precautions have therefore been taken to avoid any chemical changes or artificial interactions during sample-preparation to ensure that the results significantly reflect the toxicities of the vanadium-compounds as exposure to them might occur. The LDs0(14d)-values indicate, that V20 5 should be classified as "hamful" (V20 5 techn, grade fused oral LDso(14d): 716 mg/kg b.w. (rats m.) resp. 658 mg/kg b.w. (rats f.); inhal. LCs0 16.2mg/l (rats m.) resp. 4.0rag/1 (rats f.) for a 4-hour exposure), while V20 3 should be classified as "relatively non toxic" (V20 3 tech. grade powder oral: LDso(14d): 5639mg/kg b.w. (rats f.) resp. 8713 mg/kg b.w. (rats m.)) according to the EEC-commission directive of July 29, 1983 (83/467/EEC). Based on interaction-studies and considering new results reported in literature, a 3-level-model of the mechanism of vanadium-toxicity via oxygen-radicals is suggested. Neue Untersuchungen zur akuten Toxizit/it yon VanadiumoxidenZusammenfassung. Die "in-vivo"-Toxizit~it der Vanadium-Oxide V205 und V203 bei oraler, dermaler und inhalativer Applikation wurde neu untersucht. Aufgrund einer Analyse der chemisch-thermodynamischen Eigenschaften dieser V-Oxide wird nahegelegt, dab die Resultate einiger frtiherer Toxizit/itsuntersuchungen durch chemische VerS.nderungen der zu untersuchenden Stoffe bei der Probenvorbereitung verf/ilscht wurden. Nach den in-vivo-LDso(14d)-Werten ist V20 5 als "mindergiftig" (V20 5 techn. "fused" oral LDso(14d): 716 mg/kg b.w. (Ratten m.) bzw. 658 mg/kg b.w. (Ratten w.); inhalotiv LCso 16.2 mg/1 (Ratten m.) bzw. 4.0 mg/1 (Ratten w.) for a 4-hour exposure) bzw. V20 3 (techn. pulv. peroral LDso(14d): 5639 mg/kg KG (Ratten w.) bzw. 8713 mg/kg KG (Ratten m.) als relativ nicht toxisch-nicht klassifiziert gem~13 EEC-Commission-Directive vom 29. Juli 1983 (83/467/EEC) einzustufen. Basierend auf Studien der Interaktionswirkung bestimmter Substanzen und unter Eibeziehung der Resultate jtingst mitgeteilter Befunde zur Vanadium-Toxizit~t an Zellkulturen, wird ein ModelI zum Vanadium-Toxizitfits-Wirkungsmechanismus vorgeschlagen, das 3 Hauptmechanismen -abh/ingig yon der Konfrontations-Intensitfit (Konzentration und Expositionsdauer) -nahelegt.

Vanadium und seine anorganischen Verbindungen [MAK Value Documentation in German language, 2006]

“…Nach wiederholter Inhalation zeigt Divanadiumpentaoxid eine Tendenz zur Akkumulation in der Lunge. Nach oraler Gabe werden 2,6 -3% resorbiert (ATSDR 1992;HSE 2003;IARC 2005;NTP 2002;WHO 2001 (Leuschner et al 1994). In einer anderen Studie wurde bei Exponierten, die einen Vanadiumspiegel von 7,73 ± 7,86 mg/l Serum (nicht Exponierte 3,43 ± 3,18 mg/l) aufwiesen, eine Vanadiumausscheidung von 14,57 ± 13,31 mg/g Kreatinin (nicht Exponierte 1,13 ± 0,26 mg/g Kreatinin) beschrieben (Ivancsits et al 2002).…”

“…Die Lunge war blutig, ödematös, entzündet und wies vaskuläre Stauungen auf (Leuschner et al 1994 Leuschner et al 1994).…”

“…Die dermale LD 50 für Divanadiumpentaoxid sowie für Kalium-und Ammoniummetavanadat lag bei männlichen und weiblichen Sprague-Dawley-Ratten bei über 2500 mg/kg KG (Leuschner et al 1994). Bei männlichen und weiblichen Kaninchen lag die dermale LD 50 bei >200 und <1000 mg/kg KG für Divanadiumpentaoxid (>112 und <560 mg Vanadium/kg KG) (STRATCOR 1994).…”

Current status of environmental, health, and safety issues of lithium polymer electric vehicle batteries

“…Vanadium oxides vary in their toxicity, with vanadium pentoxide (V 2 05) more toxic than vanadium trioxide (V 2 0 3 ) (Leuschner et al 1994 Lithium cells and batteries may be transported under this entry if they meet the fo llowing requirements:…”

Investigation of Possible Leaching Control Mechanisms for Chromium and Vanadium in Electric Arc Furnace (EAF) Slags Using Combined Experimental and Modeling Approaches

“…However, particularly in the case of Cr, the oxidation state is crucial, since Cr(III) is considered to be an essential trace element for the human metabolism, whereas Cr(VI) is carcinogenic [11,12]. In the case of V, the oxidation state also has to be considered because the toxicity of V increases with increasing valency [13][14][15]. For basic oxygen furnace (BOF) slags, Chaurand et al [16,17] showed that in powder samples, Cr is present as Cr(III) prior to and after water leaching and that V is predominately present as V(IV) and increases its oxidation state to V(V) during ageing.…”