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Sur cette page : Le baryum en céramique (Smart2000)
 
Le baryum (par M. Banks)
 
Baryum & composés / TOXICOLOGIE (Par E. Bastarache)
 
English version
 
 
LE BARYUM en CÉRAMIQUE
 
 
 
baruym, barium, baryte, toxicité métaux lourds, carbonate de baryum, barytine, celsian, oxyde de baryum, BaO

 
 
 
L'oxyde de baryum BaO :
 
L'oxyde de baryum BaO est un oxyde basique qui fournit un nombre important de propriétés dans les glaçures céramiques.
C'est un puissant fondant qui améliore aussi l'élasticité et la résistance mécanique des glaçures. Son action abaisse
généralement le coefficient de dilatation thermique.
Il modifie les couleurs des oxydes colorants dans les glaçures.
 
L'oxyde de baryum est instable et réagit avec l'eau.
 
L'oxyde de baryum en quantité importante favorise la réalisation de glaçures mates.
 
Son introduction s'effectue principalement à partir du carbonate de baryum. Le nitrate et le sulfate de baryum sont moins usités.
Plusieurs des composés du baryum relativement solubles sont toxiques, ce qui limite leur champ d'application.
 
Composés du baryum utilisés en céramique :
 
- Le Carbonate de baryum : présent dans la nature sous la forme minérale de la whitérite, il est synthétisé à partir de la baryte (sulfate naturel de baryum) par le procédé de réduction par le dioxyde de carbone (CO2).
 

- Le sulfate de baryum : présent dans la nature sous la forme minérale de la baryte et peu utilisé directement en céramique sous cette forme à cause du soufre et des impuretés qu'il contient.

 
- Le nitrate de baryum, Ba (NO3)2 : produit synthétique peu soluble dans l'eau. Quelquefois utilisé comme agent oxydant dans la production de frittes.
 
- Le chlorure de baryum, Ba Cl2 : très soluble dans l'eau, il est principalement utilisé comme agent floculant dans les glaçures et plus particulièrement dans les glaçures frittées pour assurer le réglage de leur viscosité et la suspension du bain.
 
Le matage des glaçures :
 
Par formation de cristaux de feldspath de baryum (type Celsian : BaO . Al2O3 . 2SiO2) à partir de l'introduction de carbonate de baryum dans la glaçure.
Son action dans les glaçures plombeuses produit un bon matage à partir d'une teneur de 20% (Mol).
L'ajout d'un peu de sulfate de baryum qui produit une dissociation incomplète produit des germes cristallins qui favorisent le matage lors du refroidissement de la glaçure au baryum.
 
Les glaçures au baryum :
 
Les glaçures alcalino-terreuses feldspathiques pour grès contenant plus de 0.1 mole de baryum (dans la formulation de Seger) sont considérées comme glaçures au baryum.
 
Les oxydes alcalins sont introduits avec des feldspaths.
 
Dans ces glaçures la présence de baryum augmente la dureté, la brillance et les rend transparentes, ce qui les différencie des glaçures pour porcelaine.
 
La substitution d'une partie de K2O par BaO permet de réduire la dilatation d'une glaçure de ce type.
 
BaO est utilisé en petites quantités allant de 0.2 à 0.5 moles (dans la formulation de Seger).
 
Exemples de recettes de glaçures au baryum pour grès à cône 9 (Cône de Seger) :
 
 

Formule de Seger
N°1
N°2

K2O
0.2
0.3

BaO
0.1
0.3

CaO
0.7
0.4

Al2O3
0.3
0.4

SiO2
3.5
3.5

Composition
%
%

Carbonate de baryum (BaCO3)
5.6
14.2

Feldspath potassique
31.6
40.2

Craie (CaCO3)
18.9
9.6

Silice (SiO2)
35.7
21.7

Kaolin
7.3
14.2
 
 
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LE BARYUM

(Par Michael BANKS)
 
 
 
baruym, barium, baryte, toxicité métaux lourds, carbonate de baryum, barytine, celsian, oxyde de baryum, BaO

 
 
 
Voici mon avis sur la question de baryum :
 
J'ai tendance à penser que le baryum dans les émaux très glacés est généralement bien intégré dans la fonte de la silice. Un examen avec une loupe à main montrera également des inclusions non-fondues. Les vrais émaux satin-mats ne devraient pas non plus présenter de problème vu que les bien équilibrés débutent en tant qu'émaux glacés et transparents qui deviennent mats, dans une certaine mesure, pendant le refroidissement. Les agents de mattage sont des micro-cristaux de feldspath de Ca, des silicates de Ba ou de Mg, qui sont essentiellement insolubles.
 
Les glaçures très mates sont celles dans lesquelles des inclusions potentiellement non-dissoutes d'oxyde ou du carbonate de baryum pourraient peut-être se rencontrer. Premièrement, les émaux très mats sont souvent non équilibrés (par exemple : hauts en fondants), immatures, ou les deux à la fois. Si la fonte est insuffisante pour attaquer et dissoudre le BaCO3, ou si la silice ou l'alumine sont en quantités insuffisantes pour former des alumino-silicates de baryum, des inclusions non dissoutes sont probablement présentes. Normalement les glaçures mates contenant du baryum sont seulement utilisées sur l'extérieur de pièces décoratives, mais des choses insensées peuvent se produire.
 
La présence de BaO pourrait être évidente vu qu'il se comporte essentiellement comme le CaO, s'hydratant, se gonflant et finalement éclatant, ou provoquant de l'efflorescence blanche à la surface de la glaçure. Les inclusions de BaCO3 pourraient être détectées par tamponnage avec de l'acide chlorhydrique dilué causant la production de bulles de CO2.
En fait, le BaCO3 libre pourrait être détecté de façon sensible en testant avec l'HCl ou l'acide acétique (vinaigre), laissant l'acide séjouner dans la pièce pendant un certain temps, puis en y ajoutant une solution quelconque contenant du sulfate (par exemple : sels d'epsom - MgSO4.7H2O). Un précipité blanc opaque de BaSO4 est un détecteur super sensible d'ions de Ba.
 
Ainsi, si les gens souhaitent savoir s'il y a du Ba libre dans leur glaçure, un test à l'acide devrait être diagnostique. Le baryum est classé comme élément " lithophile " par les géochimistes. Le Ba préfère créer des liens stables avec les silicates et par là des verres de silice les plus stables.
Ces liens, avec la silice, sont plus forts que ceux formés avec les sidérophiles (Fe, Ni, V, Co, Mn, etc..) et encore plus forts que ceux formés avec les chalcophiles (Cu, Au, AG, Pb).
Par conséquent, j'ai le sentiment que le Ba n'est pas susceptible d'être relaché des glaçures équilibrées par les acides si ce n'est qu'en quantités infinitésimales.
 
 
Michael Banks (Nouvelle Zélande)
Géologue et céramiste.
mjbanks@clear.net.nz
 
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BARYUM et COMPOSÉS / Toxicologie

(par Edouard Bastarache)
 
 
 
Composés :
 
Les principaux sels solubles dans l'eau sont :
-l'acétate
-le chlorure
-l'hydroxyde
-l'oxyde
-le nitrate
 
Les principaux sels insolubles sont :
-l'arsenate
-le carbonate
-le chromate
-le fluorure
-l'oxalate
-le sulfate.
 
Utilisations :
 
-Rodenticide, insecticide, fungicide
-Fabrication du verre
-Fabrication de la céramique
-Vulcanisation du caoutchouc synthétique
-Production de pigments
-Fabrication de composants électroniques
-Fabrication de détergents pour les huiles lubrifiantes
-Épuration des eaux industrielles
-Industrie de la peinture
-Industrie du papier
-En poterie
-Enrobage d'électrodes de soudage
-Traitement de surface dans l'industrie métallurgique
-Le sulfure de baryum est utilisé dans la production de certains types de tubes fluorescents
-Le sulfate de baryum est utilisé en radiologie médicale et dans la fabrication de pigments blancs (litophone)
-Etc...
 
Exposition :
 
1-Environnementale :
Il y a naturellement du baryum dans l'air ambiant à basses concentrations, habituellement <0.05 µg/m3. Dans les sols les concentrations sont beaucoup plus élevées, près de 500 mg/kg. Dans l'eau de surface fraîche les concentrations peuvent varier de <5 à 15,000 µg/L.
et ce baryum contribue à la dureté de l'eau. L'alimentation fournit aussi du baryum et l'apport quotidien chez l'humain est d'environ 1 mg.
 
2-En milieu industriel :
La voie pulmonaire est la plus importante (voir limite d'exposition).
 
Voies de pénétration :
 
Les sels solubles de baryum sont bien absorbés par voie pulmonaire et orale.
Les sels insolubles inhalés et déposés ne sont éliminés que lentement et peuvent s'accumuler dans les poumons comme résultat de l'exposition à long terme.
Les composés du baryum ne sont pas réputés pour pénétrer par la peau à moins que l'intégrité
de la barrière cutanée ne soit altérée comme dans les brûlures chimiques; un cas a été décrit qui avait été causé par le chlorure de baryum en fusion, dans la littérature médicale pertinente.
 
Toxicité :
 
1 - Solubilité :
La toxicité des sels de baryum est largement fonction de leur solubilité, qui conditionne elle-même leur résorption digestive et leur biodisponibilité.
Les sels solubles dans l'eau et les acides sont très toxiques lorsqu'ils sont ingérés.
Le carbonate BaCO3 est insoluble dans l'eau à pH neutre, il devient soluble en milieu acide, ce qui n'est pas sans conséquence in vivo en raison du pH gastrique. Il y aurait, sous cette condition, production de chlorure de baryum BaCl2 à partir du carbonate solubilisé; le chlorure de baryum BaCl2 est un des sels solubles de baryum les plus toxique.
 
2 - Métabolisme :
La demi-vie biologique du baryum varie entre 2 et 20 heures.
Le baryum absorbé est en grande partie déposé dans l'os, ce qui représente 93% de la charge corporelle chez l'humain.
Il est principalement excrété par voie fécale et en faible partie (1 à 10%) par voie urinaire.
 
3 - Toxicité expérimentale :
Dans le cas du carbonate de baryum la dose létale (LD50) s'exprime comme suit :
-souris (voie orale) : 200 mg/kg,
-rat (voie orale) : 418 mg/kg,
ce qui en fait un produit très toxique par ingestion.
 
Le baryum stimule les muscles striés et cardiaques. Cette hyperstimulation entraîne des arythmies, des myoclonies, des troubles digestifs et une hypertension artérielle par atteinte directe de la musculature lisse de la paroi artérielle indépendamment du système rénine-angiotensine et des cathécolamines.
 
4 - Intoxication aigue par ingestion :
 La dose létale chez l'homme varierait, selon les composés de baryum en cause, entre 1 et 15 g. per os.
Les intoxications aigues sont rares et le plus souvent le fait de tentatives de suicide avec du chlorure ou du carbonate.
Quelques observations d'intoxications alimentaires collectives ont été rapportées, liées à la contamination d'aliments, et à la confusion entre carbonate et sulfate de baryum lors d'examens radiologiques.
Du carbonate de baryum ayant été substitué accidentellement à de la fécule de pomme de terre lors de la préparation de saucisses, 144 personnes furent intoxiquées en Israël en 1963. Deux patients décédèrent.
 
A-Clinique :
 
Au début, il y a apparition de troubles digestifs :
-diarrhée parfois hémorragique,
-violentes douleurs abdominales,
-nausées et vomissements.
Initialement il y a asthénie intense parfois accompagnée :
-de crampes,
-de myoclonies,
-de contractures musculaires.
Plus tard il y a :
-paralysie flasque progressivement croissante atteignant les 4 membres, le diaphragme, et le carrefour pharyngolaryngé, ce qui oblige souvent à recourir à la ventilation artificielle.
-Le tableau clinique peut imiter un syndrome de Guillain-Barré d'évolution rapide.
-Des troubles respiratoires et des rhabdomyolyses ont été rapportés.
Des manifestations cardiaques dominent le prognostic :
-Initialement il peut y avoir hypertension artérielle parfois suivie par de l'hypotension due aux pertes liquidiennes digestives (diarrhée, vomissements).
-Troubles de l'excitabilité et de la conduction,
-Tachycardie ventriculaire,
-Torsade de pointe conduisant parfois à une fibrillation ventriculaire inopinée responsable des formes mortelles de l'intoxication.
Des complications rénales ont été rapportées de façon exceptionnelle :
-Insuffisance rénale aigue à diurèse conservée,
-Opacification des reins liée à la précipitation de baryum.
 
La mort survient par insuffisance respiratoire ou fibrillation ventriculaire.
 
B-Laboratoire :
 

-Les examens biologiques mettent en évidence des troubles liés à la déplétion hydrique provoquée par la diarrhée.

-Hypokaliémie (baisse du potassium sanguin), parfois très importante, avec acidose est caractéristique de l'intoxication. Cependant, initialement elle peut être masquée par une acidose respiratoire.
-Perturbations électrocardiographiques reflétant les atteintes cardiaques.
-Lorsque la concentration du baryum a été mesurée au cours d'intoxications aigues, des valeurs
supérieures à 100 µg/L ont été observées. Cependant, les concentrations sanguines chutent rapidement au cours des 48 premières heures pour redevenir inférieures à 10µg/L.
-Comme l'élimination rénale du baryum est rapide, la durée de l'intoxication est de l'ordre de 2 à 4 jours.
 
C-Traitement :
 
Il comporte les mesures symptomatiques habituelles :
-Lavage gastrique, réhydratation et correction des troubles hydroélectrolytiques.
-Apport orale de sulfate de magnésium ou se sodium qui permet de précipiter les sels solubles de baryum présents dans le tube digestif sous forme de sulfate de baryum(insoluble).
Un apport de ces mêmes sels par voie intraveineuse pourrait être à l'origine de complications rénales, par précipitation intratubulaire de baryum.
-La perfusion d'importantes quantités de potassium est souvent nécessaire pour corriger
l'hypokaliémie en grande partie due à des troubles du transfert membranaire du potassium qui ne se corrigent que par l'élimination du baryum circulant.
-Le traitement des troubles cardiaques est symptomatique.
 
5 - Effets pulmonaires :
 La manipulation de sulfate de baryum pulvérulent s'est accompagné, lors d'observations déjà anciennes, de pneumonies bénignes se traduisant le plus souvent par des images radiologiques pulmonaires à type de nodules disséminés dans les deux champs sans symptôme clinique, ni anomalie des épreuves fonctionnelles respiratoires, c'est la barytose.
Elle se rencontre aussi dans les expositions importantes au lithophone et à l'oxyde de baryum.
Par contre, des fibroses graves ont été rapportées dans les mines de baryum en raison de la présence de silice cristalline dans le minerai.
 
6 - Effets locaux :
Les solutions aqueuses d'hydroxyde et d'oxyde de baryum sont fortement alcalines et peuvent causer des brûlures importantes aux yeux, et de l'irritation cutanée.
Le carbonate et le sulfate de barium sont irritants pour les muqueuses des voies respiratoires aériennes supérieures, le carbonate peut aussi être irritant pour la peau et les yeux.
 
Cancérogénicité :
 

Le chromate(VI) de baryum est le seul composé reconnu comme cancérigène chez l'homme.

 
Mutagénicité :
 
Le chlorure de baryum dihydrate ne s'est pas avéré mutagène chez la Salmonella typhimurium, il n'a pas non plus induit d'échanges de chromatide-sœurs ni d'aberrations de chromosomes chez des cellules ovariennes d'hamster chinois.
  
Effets sur le développement :
 
Aucun effet anatomique néfaste n'a été observé chez les descendants de rats et souris recevant jusqu'à 4000 ppm de chlorure de baryum dihydrate dans leur eau, même si le poids à la naissance des petits était réduit.
 
Reproduction :
 
Chez des rats et souris recevant jusqu'à 4000 ppm de chlorure de baryum dihydrate dans leur eau, les indices de la reproduction n'étaient pas altérés.
 
Limite d'exposition :
 
La TLV-TWA(ACGIH) des sels solubles de baryum est de 0.5 mg/m3. La TLV des poussières de sulfate de baryum (insoluble)s'élève à 10 mg/m3.
  
Prevention :
 
Un bon entretien ménager de votre atelier est important quelque soit le contaminant envisagé.
Il est également important d'éviter les procédés produisant inutilement de la poussière.
L'aspiration à la source des poussières est recommendée selon la gravité de l'exposition.
Si un système d'aspiration est utilisé, il serait excellent d'évacuer l'air aspiré à l'extérieur pour ne pas soulever la poussière déjà présente sur le plancher et les plans de travail.
 
Des masques filtrants très efficaces devraient être portés si la gravité de l'exposition le justifie lors de la préparation de glaçures et d'argiles.
Il devrait être interdit de boire, manger ou fumer sur les lieux de travail.
 
Surtout, il ne faudrait pas confondre carbonate de baryum et sucre de table en préparant votre café
 
Surveillance médicale :
 
Un examen électrocardiographique est préconisé lors du contrôle périodique des travailleurs exposés aux sels solubles. Des dosages périodiques, urinaires et sanguins, pourraient être effectués. Chez les sujets non professionnellement exposés, les concentrations sanguines sont inférieures à 10 µg/L, et inférieures à 20µg/L dans l'urine.
 
 
 
Edouard Bastarache M.D. (Médecin du Travail et de l'Environnement)
Auteur de " Substitutions de matériaux céramiques complexes "
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@colba.net
 
 
Références :
 
1-Chemical Hazards of the Workplace, Proctor & Hughes, dernière édition.
2-Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger, dernière édition.
3-Encyclopédie Médico-Chirurgicale, Toxicologie-Pathologie Professionnelle, Pr. S. Dally, Paris, Juillet 2001.
4-Occupational & Environmental Medicine, Ladou J., dernière édition.
5-Occupational Medicine, Zenz C., dernière édition
6-Répertoire Toxicologique de la Commission de la Santé et Sécurité du Travail du Québec.
7-Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, Lewis C., dernière édition.
8-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R. dernière édition.
 
 
 
 
 
 
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BARIUM in CERAMICS by Smart2000
(Translated by Edouard Bastarache)
 
 

Baryum oxide BaO :

 
Barium oxide BaO is a basic oxide which provides a significant number of properties to ceramic glazes.
It is a powerful flux which improves also elasticity and mechanical resistance of glazes. Its action generally lowers the thermal dilation coefficient. It modifies the colour of colouring oxides in glazes.
 
Barium oxide is unstable and reacts with water.
 
Barium oxide in significant amounts favors the production of matt glazes
 
Its introduction is carried out mainly by barium carbonate. Barium nitrate and sulphate are less frequently used. Several compounds of relatively soluble barium are toxic, which limits their use.
 
 
Barium compounds used in ceramics :
 
-Barium carbonate: present in nature as the mineral whiterite, is synthesized from baryte (natural barium sulphate) by the process of carbon dioxide (CO2) reduction.
 
- Barium sulphate: present in nature as the mineral baryte and little used directly in ceramics in this form because of the presence of sulphur and impurities.
 
-Barium nitrate : Ba(NO3)2: a synthetic product not very water soluble. Sometimes used as an oxidizing agent in the production of frits.
 
- Barium chloride BaCl2 : very water soluble, it is mainly used as a flocculating agent in glazes and more particularly in fritted glazes to ensure the adjustment of their viscosity and suspension of the glaze bath.
 
 
The matting of glazes :
 
By barium feldspar crystal formation (Celsian type: BaO. Al2O3. 2SiO2) starting from barium carbonate introduction into the glaze. Its action in lead glazes produces a good matting starting with a 20% content (Mol).
 
The addition of a little barium sulphate, which produces an incomplete dissociation, produces crystal nuclei which favors matting during the cooling of barium glazes.
 
 
Barium glazes :
 
The feldspathic alkaline-earth glazes for stoneware containing more than 0.1 mole of barium (in Seger's formulation) are regarded as barium glazes.
 
The alkaline oxides are introduced by feldspars.
 
In these glazes the presence of barium increases hardness, brightness and makes them transparent, which differentiates them from porcelain glazes.
 
The substitution of part of K2O by BaO makes it possible to reduce the dilation of a glaze of this type.
 
BaO is used in small amounts from 0.2 to 0.5 moles (in Seger's formulation).
 
Exemples of recipes of barium glazes for cone 9 stoneware (Seger's cone ) :
 
 

Seger formula
N°1
N°2

K2O
0.2
0.3

BaO
0.1
0.3

CaO
0.7
0.4

Al2O3
0.3
0.4

SiO2
3.5
3.5

Components
%
%

Barium Carbonate (BaCO3)
5.6
14.2

Potassium spar
31.6
40.2

Chalk (CaCO3)
18.9
9.6

Silica (SiO2)
35.7
21.7

Kaolin
7.3
14.2
 
 
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BARIUM

(By Michael BANKS)
 
Here's my opinion on the barium question
 
I tend to think that barium in high gloss glazes is generally well integrated into the silica melt. An examination with a hand lens will also show up unmelted inclusions. True satin matt glazes should also not be a problem as the well-balanced ones start out as glossy clear glazes which become matted to some extent on cooling. The matting agents are microcrystals of Ca feldspar, Ba or Mg silicates, all of which are essentially insoluble.
 
Dry matt glazes are where potential undissolved inclusions of barium oxide or carbonate could conceivably occur. Firstly, dry matts are often unbalanced (e.g.; flux heavy), immature, or both. If there is insufficient melt formed to attack and dissolve the BaCO3, or there is insufficient silica or alumina to form barium alumino silicates, undissolved inclusions are likely. Normally dry matt barium containg glazes are only used on the outside of decorative pieces, but insane things do happen.
 
The presence of BaO would be obvious as it behaves essentially like CaO, hydrating, swelling and ultimately spitting out, or giving rise to white surface efflorescence. BaCO3 inclusions could be detected by swabbing with
dilute hydrochloric acid causing evolution of bubbles of CO2.
In fact, free-BaCO3 could be sensitively detected by testing using HCl or acetic acid (or vinegar), soaking for some time, then adding some sulphate-bearing solution (eg: epsom salts -MgSO4). A opaque white precipitate of BaSO4 is a super-sensitive detector of Ba ions.
 
So, if people wish to know if there is free Ba in their glaze, an acid test should be diagnostic. Barium is classed as a " lithophile " element by geochemists. It prefers to enter stable bonding arrangements with silicates or aluminosilicates. The lithophile elements form the strongest bonds with silica and form the most stable silica glasses.
 
These bonds are strongerthan that formed by the siderophiles (Fe, Ni, V, Co, Mn, etc) and very muchgreater than that formed by the chalcophiles (Cu, Au, Ag, Pb) with silica.
Therefore I feel it is unlikely to be acid-leached from balanced glazes in more than infinitesimal amounts.
 
Michael Banks (New Zeland)
Geologist and ceramist.
mjbanks@clear.net.nz
 

 

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BARIUM and COMPOUNDS / Toxicology

(by Edouard Bastarache)
 
Compounds :
 
The main water soluble salts are : the acetate, chloride, hydroxide, oxide, nitrate.
The main insoluble salts are : the arsenate, carbonate, chromate, fluoride, oxalate, sulphate.
 
Uses :
 
-Rodenticide, insecticide, fungicide
-Manufacture of glass
-Manufacture of ceramics
-Vulcanization of synthetic rubber
-Production of pigments
-Manufacture of electronic components
-Manufacture of detergents for lubricating oils
-Purification of industrial waters
-Industry of painting
-Industry of paper
-In pottery
-Coating of welding electrodes
-Surface treatment in the metallurgical industry
-Barium sulphide is used in the production of certain types of fluorescent tubes
-Barium sulphate is used in medical radiology and in the manufacture of white pigments (litophone)
-Etc.
 
Exposure :
 
1-Environmental :
 
Barium naturally occurs at low concentrations in ambient air, usually < 0.05 µg/m3, but is found at relatively high concentrations in soils , nearly 500 mg/kg. In fresh surface water, concentrations may vary from < 5 to 15,000 µg/L. and it contributes to water hardness. Foodstuffs provide also barium and the daily human intake has been estimated to be in the order of 1 mg.
 
2-Industrial :
 
The pulmonary route of entry is the most significant in the industrial setting (see exposure limit recommendations).
 
Routes of entry :
 
Soluble barium salts are well absorbed by pulmonary and oral routes of entry.
Insoluble salts inhaled and deposited are eliminated only slowly and can accumulate in the lungs as a result of long-term exposure. Barium compounds are not reputed to penetrate by skin unless the cutaneous barrier is broken as in chemical burns; a case has been described in the relevant medical literature which had been caused by barium chloride in fusion.
 
Toxicity :
 
1 - Solubility :
 
The toxicity of barium salts is related largely to their solubility, which conditions their digestive absorption and bioavailability. Water and acid soluble salts are very toxic when ingested.
 
The carbonate BaCO3 is insoluble in water at neutral pH, it becomes soluble in acid environments, which is not without consequence in vivo because of the gastric pH. There would be under this condition, production of barium chloride BaCl2 from the solubilized carbonate; barium chloride is one the most toxic of soluble barium salts.
 
2 - Metabolism :
 
The biological half-life of barium varies between 2 and 20 hours. Absorbed barium is mainly deposited in bones, which accounts for 93% of the body burden in man. It is mainly excreted in feces and a small part (1 to 10%) in urine.
 
3 - Exprimental toxicity :
 
In the case of barium carbonate, the Lethal Dose Fifty (LD50) is :
-mouse (ingestion): 200 mg/kg,
-rat (ingestion): 418 mg/kg,
which makes it a very toxic chemical by ingestion.
 
Barium stimulates the striated and cardiac muscles. This hyperstimulation causes arrhythmias, myoclonus, digestive disorders and arterial hypertension by direct effect on the smooth muscles of the arterial wall independently of the renin-angiotensin system and catecolamines.
 
4 - Acute intoxication by ingestion :
 
The lethal dose in man varies, according to barium compounds involved, between 1 and 15 g. by ingestion. Acute intoxications are rare and generally due to suicidal attempts with the chloride or the carbonate.
 
Some cases of collective food intoxications were reported, related to food contamination, and to confusion between carbonate and barium sulphate at the time of radiological examinations. Barium carbonate having been substituted accidentally for potato flour during the preparation of sausages, 144 people were poisoned in Israel in 1963. Two patients died.
 
A - Clinical findings :
 
At the beginning, there are digestive disorders :
 
-diarrhoea, sometimes hemorrhagic,
-severe abdominal pain,
-nausea and vomiting.
 
Initially there is intense asthenia, sometimes accompanied by :
 
-muscle cramps,
-myoclonus,
-muscular contractures.
 
Later there is :
 
-gradually increasing flaccid paralysis involving the 4 limbs, the diaphragm, and the pharyngolaryngeal junction, which often requires to resort to artificial ventilation.
-the clinical picture may mimick a rapidly evolving Guillain-Barré's syndrome
-respiratory disorders and rhabdomyolysis were reported.
 
Cardiac symptoms and clinical signs dominate the prognosis :
 
-Initially there can be arterial hypertension sometimes followed by hypotension due to digestive liquid losses (diarrhoea, vomiting).
-Disorders of excitability and conduction,
-Ventricular tachycardia,
-Torsades de pointes (" twisting of the points ") leading sometimes to an unexpected ventricular fibrillation responsible for the fatal types of the intoxication.
 
Renal complications were reported in an exceptional manner :
 
-Acute kidney failure with preserved diuresis,
-Opacification of kidneys due to barium precipitation.
 
Death occurs by respiratory failure or ventricular fibrillation.
 
B - Laboratory findings :
 
- Biological examinations highlight disorders related to water loss caused by diarrhoea.
- Hypokaliemia (low levels of blood potassium) sometimes very significant with acidosis, is characteristic of the intoxication. However, initially it can be masked by respiratory acidosis.
- Electrocardiographic changes reflect cardiac effects
-When the blood concentration of barium was measured in the course of acute intoxications, values greater than 100 µg/L were observed. However, blood concentrations fall quickly during the first 48 hours to become again lower than 10µg/L.
- As renal clearance of barium is rapid, the duration of the intoxication lasts 2 to 4 days.
 
 
C - Treatment :
 

It comprises usual symptomatic measures :

 
-Gastric lavage, rehydration and correction of hydroelectrolytic imbalance.
-Oral magnesium sulphate (Epsom salt) or sodium sulphate makes it possible to precipitate soluble barium salts present in the digestive tract as barium sulphate (insoluble).
Perfusion of the same salts by intravenous route could cause renal complications, by intratubular precipitation of barium.
-Perfusion of important amounts of potassium is often necessary to correct hypokaliemia mainly due to disorders of potassium membrane transfer, which are corrected only by the elimination of circulating barium.
- Treatment of cardiac disorders is symptomatic.
 
 
5 - Pulmonary effects :
 
Handling of pulverulent barium sulphate was accompanied, at the time of already old observations, by benign pneumonias generally resulting in pulmonary radiological images consisting of nodules disseminated in both lung fields without clinical symptoms, nor anomalies of respiratory functional tests, it is barytosis.
It also occurs during significant exposures to lithophone and barium oxide.
 
On the other hand, serious fibrosis was reported among workers of barium mines because of the presence of crystaline silica in the ore.
 
Aqueous solutions of barium hydroxide and oxide are strongly alkaline and can cause significant ocular burns and skin irritation. The carbonate and the sulphate of barium are irritating to the mucous membranes of the upper airways, the carbonate can also be irritating to the skin and the eyes.
 
6 - Local effects :
 
Aqueous solutions of barium hydroxide and oxide are strongly alkaline and can cause significant ocular burns and skin irritation. The carbonate and the sulphate of barium are irritating to the mucous membranes of the upper airways, the carbonate can also be irritating to the skin and the eyes.
 
Carcinogenesis :
 
Barium chromate(VI) is the only compound recognized as carcinogenic in man.
 
Mutagenesis :
 
Barium chloride dihydrate was not mutagenic in Salmonella typhimurium, nor did it induce sister chromatid exchanges or chromosomal aberrations in cultured Chinese hamster ovary cells.
 
Developmental effects :
 
In a mating trial, no adverse anatomical effects were observed in the offspring of rats or mice receiving up to 4000 ppm barium chloride dihydrate in the drinking water, although rat pup weight was reduced.
 
Reproduction :
 
In rats and mice receiving up to 4000 ppm barium chloride dihydrate in the drinking water, reproductive indices were unaffected.
 
Exposure limit recommendations :
 
The TLV-TWA (ACGIH) for soluble barium salts is 0.5 mg/m3. The TLV for barium sulphate dust (insoluble) is 10 mg/m3.
 
Prevention :
 
Good housekeeping of your studio is important as for any other chemical.
Avoidance of processes generating unnecessary dust is also important.
Depending on the severity of exposure, local ventilation should be used and the aspired air should be vented outside to avoid producing dust from work tables and the floor.
 
Very effective filter masks should be worn if the severity of exposure justifies it during preparation of glazes and clays.
 
It should be forbidden to drink, eat or smoke in the workshop.
 
Especially, one should not confuse barium carbonate with table sugar when preparing coffee.
 
Medical surveillance :
 
An electrocardiogram is recommended as part of the periodical examination of workers exposed to soluble salts. Periodical urinary and blood mesurements could also be carried out; in subjects not professionally exposed blood concentrations are lower than 10 µg/L, and lower than 20µg/L in the urine.
 
 
 
Edouard Bastarache M.D. (Occupational & Environmental Medicine)
Author of "Substitutions for raw ceramic materials"
Tracy, Québec, CANADA
edouardb@colba.net
 
 
 
References :
 
1-Chemical Hazards of the Workplace, Proctor & Hughes, last edition.
2-Clinical Environmental Health and Toxic Exposures, Sullivan & Krieger, last edition.
3-Encyclopédie Médico-Chirurgicale, Toxicologie-Pathologie Professionnelle, Pr. S. Dally, Paris, Juillet 2001.
4-Occupational & Environmental Medicine, Ladou J., last edition.
5-Occupational Medicine, Zenz C., last edition.
6-Répertoire Toxicologique de la Commission de la Santé et Sécurité du Travail du Québec.
7-Sax's Dangerous Properties of Industrial Materials, Lewis C., last edition.
8-Toxicologie Industrielle et Intoxications Professionnelles, Lauwerys R. last edition.
 
 
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