KADM- Cd
Ważniejsze właściwości fizyczne i chemiczne kadmu.
Kadm jest metalem z grupy cynkowców o liczbie atomowej wynoszącej A=48 i liczbie masowej Z=112. Czysty metal jest srebrzystobiały, miękki i ciągliwy, oporny na działanie powietrza, gdyż pokrywa się szybko warstwą tlenku. Ma stosunkowo niską temperaturę topnienia (ok. 3200C) i wrzenia (7650C) a w postaci rozdrobnionej na niewielkie drobiny powoli paruje w temperaturze pokojowej. Rozpuszcza się w kwasach i zasadach.
Występowanie kadmu w naturze, normy, metabolizm.
Kadm jest pierwiastkiem występującym w przyrodzie dość obficie, pod względem częstości występowania jest na 48 miejscu i tworzy on 0,0004% skorupy ziemskiej. Pomimo tego nie występuje on w postaci czystej, tylko w postaci rud i do tego rzadko czystych. Stanowią one przeważnie domieszkę rud cynkowych i mogą stanowić od 0,1-2 a nawet 5% ich składu (ma to znaczenie, o czym dalej). Środowisko jest zatem naturalnym źródłem kadmu i jego śladowe ilości w powietrzu, wodzie i glebie są czym w zupełności dopuszczalnym, także jego wchłanianie przez organizmy żywe w śladowych ilościach jest fizjologiczne, nie szkodzi. NDS* w glebie 0,1mg/kg
NDS w powietrzu 0,005mg/dm3
NDS w wodzie 0,05 ppm
Norma w moczu 0,5-11µg/dm3
Norma we krwi 1,0µg/0,1dm3
Dopuszczalna dawka 2-200µg/dzień (doustnie)
Przeciętna dawka 20-40µg/dzień (doustnie)
Dawka śmiertelna 10mg/m3 x 5h w powietrzu
Alkohol i nikotyna pogłębiają toksyczne działanie kadmu.
Metal ten jest wchłaniany do organizmu poprzez układ oddechowy oraz układ pokarmowy. Z całej ilości kadmu, która się dostała do przewodu pokarmowego zaledwie 5-10% jest absorbowane, natomiast w płucach około 25-50%. Przyswajanie kadmu może być wzmożone poprzez obecność wapnia w pokarmie, lub niedobory żelaza w organizmie. Około 50% wchłoniętego kadmu jest absorbowane przez nerki i wątrobę. W erytrocytach i innych tkankach miękkich połączony jest z niskocząsteczkową proteiną metalotioneiną, która zawiera dużą ilość wolnych grup sulfhydrylowych; związanie z nimi metalu ma działanie protektywne. Kadm jest usuwany w niewielkich ilościach i kumuluje się w organizmie. Spowodowane to jest tym, że związany z metalotioneiną metal jest filtrowany w kłębuszkach nerkowych, ale następnie podlega zwrotnej resorpcji w kanalikach proksymalnych i akumuluje się w miąższu nerki. Dzienne wydalanie kadmu z moczem rzadko przekracza 0,5µg i może się zwiększyć w patologiach nerek. Okres biologicznego półtrwania Cd w organizmie wynosi około 20 lat.
Badania na obecność kadmu w organizmie: badanie krwi wnosi mało informacji, ponieważ większość tego metalu gromadzi się w wątrobie i nerkach. Głównym źródłem są badania moczu i biopsja nerek. Przekroczenie w wydalinie poziomu 10µg/dm3 świadczy o uszkodzeniu kanalików nefronu, szczególnie gdy towarzyszy temu wydalanie z moczem β2-mikroglobuliny i czasami także wolnych aminokwasów. Biopsja nerek umożliwia ujawnienie ilości zakumulowanego metalu i stopnia uszkodzenia tego narządu; przekroczenia wartości ok. 200μg/g miąższu związane jest z chorobą nerek.
Zatrucia kadmem.
Zatrucia tym metalem mogą przybrać dwojaką formę, tj. ostrego lub chronicznego zatrucia, w zależności od dawki, czasu ekspozycji oraz poziomu jego absorpcji przez organizm żywy.
Zatrucie ostre- objawy: może być spowodowane zarówno przez przedostanie się kadmu do organizmu drogą oddechową, jak i pokarmową. Wypicie wody zawierającej więcej niż 15 mg lub zjedzenie pokarmu zawierającego więcej niż 30 mg tego metalu powoduje silne bóle żołądka, wymioty, biegunkę, silne bóle głowy, następnie szok, śpiączkę i przy braku leczenia śmierć przeważnie w przeciągu 5-10 dni. W tym czasie pojawia się i narasta niewydolność nerek, a mocz przybiera barwę brunatną. Powstały w żołądku chlorek kadmu powoduje ostre stany zapalne przewodu pokarmowego z nekrozą śluzówki. Objawy ze strony układu oddechowego mogą się pojawić już po ośmiogodzinnym wdychaniu powietrza z parami kadmu przy ekspozycji nawet tak niewielkiej jak 1mg/ m2. Przyswojenie w tym samym czasie 5mg/m2 może okazać się śmiertelne. Do objawów zaliczamy suchość w gardle, zaburzenia w oddychaniu, obrzęk płuc, ból w klatce piersiowej, krótki oddech, kaszel, ból głowy. Następuje ogólne osłabienie organizmu, szok, śpiączka i ewentualnie śmierć.
Leczenie: wymiotnica, płukanie żołądka mlekiem lub albuminami, leczenie helatujące (ostrożne, gdyż kadm może zostać przeniesiony do nerek) w wypadku wchłonięcia poprzez układ pokarmowy oraz oddech wspomagany, nawadnianie w obrzęku płuc, gdy metal dostał się drogą oddechową. Zaleca się także podawanie dużych ilości witaminy D.
Zatrucie przewlekłe- objawy: dochodzi do niego podczas długotrwałych ekspozycji na
nieduże dawki kadmu przeważnie w powietrzu. Pojawia się rozedma płucna oraz charakterystyczne uszkodzenie kanalików nefronów z proteinurią i podwyższonym wydalaniem β2-mikroglobuliny z moczem. Relatywnie niewielkim zmianom wątroby towarzyszy anemia z mikrocytozą i hiperchromazją niewrażliwa na terapię żelazem. Długotrwałe przyjmowanie kadmu z pokarmem daje syndrom zwany z japońskiego chorobą itai-itai, której objawami są uszkodzenie nerek, osteomalacja, a także dystrofie mięśniowe, zanik węchu, impotencja (!!!), nadciśnienie, skłonność do zapadania na nowotwory głównie gruczołów rozrodczych.
Leczenie: duże dawki witaminy D towarzyszące dużej zawartości wapnia i fosforanów w diecie. Leczenie objawowe.
4. Źródła emisji przez człowieka.
Głównym źródłem jest przemysł hutniczy, który przetapiając rudy cynkowe i następnie odzyskując z nich kadm powoduje jego emisję do atmosfery w postaci pyłów i par. Zalegający na hałdach pohutniczych żużel lub odpady z hut i kopalń metali kolorowych powodują zanieczyszczenie gleby, a z wodą deszczową kadm przedostaje się do wód gruntowych i dalej do rzek i jezior. Istotny wkład w zanieczyszczenie środowiska kadmem wkłada także przemysł nawozów sztucznych, głównie fosforanowych, oraz przemysł barwników. Z wód gruntowych metal ten jest pobierany przez rośliny, co umożliwia mu wejście do łańcucha pokarmowego. W najbliższym otoczeniu człowieka źródłami kadmu są baterie i akumulatory niklowo-kadmowe, powierzchnie metalowe pokryte kadmem dla ochrony przed korozją oraz starszej generacji sprzęt chłodniczy np. lodówki. Ponadto palenie tytoniu, w którego liściach gromadzi się ten metal, powoduje zwiększoną ekspozycję i przyswajanie.
Zapobieganie
Naturalnej ekspozycji człowieka na kadm nie da się uniknąć. Jednak możliwe jest ograniczenie narażenia na zwiększone dawki tego metalu. Głównym sposobem jest zmiana technologii uzyskiwania kadmu z rud cynkowych, a także budowa przykopalnianych oczyszczalni ścieków i zabezpieczenie hałd zawierających ten pierwiastek. Ponadto ludzie pracujący w ww. gałęziach przemysłu powinni nosić ubrania ochronne oraz maki z filtrami podczas pracy. Z otoczenia człowieka zniknąć powinny starego typu ogniwa prądotwórcze oraz starszej generacji sprzęt chłodniczy. Zmiany te jednak, pomimo iż niezbędne i ze wszech miar pożądane, obciążone są dużymi kosztami, co w praktyce oddala ich realizację na długie lata.