Пути поступления в организм
Кадмий
Описание
Кадмий (лат. Cadmium)- химический элемент II группы периодической системы Д.И.Менделеева, атомный номер 48, атомная масса 112.41, состоит из смеси 8 стабильных изотопов. Серебристо-белый мягкий металл с синеватым отливом, ковкий, тягучий, легкоплавкий (tпл= 321,1oС), плотность 8,65 г/см3 (что позволяет отнести кадмий к тяжелым металлам). Химически подобен цинку, но менее активен.
Назван в 1817 г. немецким химиком Ф. Штромейером (Friedrich Stromeyer), впервые выделевшим его из примеси к окиси цинка. Отсюда и название - kadmeia по-гречески означает "нечистая цинковая руда". Подробнее об истории открытия - см. в книге Н.А.Фигуровского "Открытие элементов и происхождение их названий.
Благодаря своим физическим и химическим свойствам, кадмий нашел очень широкое применение в технике и промышленности (особенно, начиная с 50-х годов ХХ века). Основные сферы его использования: для антикоррозионного покрытия (т.н. кадмирования) черных металлов, особенно в тех случаях, когда имеется их контакт с морской водой, а также для производства никель-кадмиевых электрических аккумуляторов. Кадмий входит в состав многих сплавов, как лекгоплавких (например, сплав Вуда (Wood's metal) - 50% Bi, 25% Pb, 12.5% Sn, 12.5 % Cd), так и тугоплавких износостойких (например, с никелем). Кадмий используется в стержнях-замедлителях атомных реакторов, некоторые соединения кадмия обладают полупроводниковыми свойствами и т.д. Довольно долго кадмий применялся для изготовления красителей (пигментов) и в качестве стабилизатора при производстве пластмасс (в частности полихлорвинила), однако в настоящее время, в силу токсичности, в этих целях он практически не используется. Подробнее о многочисленных "профессиях" кадмия - читайте здесь.
Источники
Кадмий относиться к числу редких рассеяных элементов, его кларк (процентное содержание по массе) в земной коре составляет 1.3х10-5%. Для кадмия характерна миграция в горячих подземных водах вместе с цинком и другими халькофильными элементами (т.е. химическими элементами, склонными к образованию природных сульфидов, селенидов, теллуридов, сульфосолей и иногда встречающихся в самородном состоянии) и концентрация в гидротермальных отложениях. Вулканические породы содержат до 0.2 мг кадмия на кг, среди осадочных пород наиболее богаты кадмием глины - до 0.3 мг/кг, известняки содержат 0.035 мг/кг, песчанники - 0.03 мг/кг. Среднее содержание кадмия в почве - 0.06 мг/кг.
Хотя известны самостоятельные минералы кадмия - гринокит (CdS), отавит (CdCO3), монтепонит (CdO) и селенид(CdSe), своих месторождений они не образуют, а присутствуют в виде примесей в цинковых, свинцовых, медных и полиметаллических рудах, которые и являются основным источником промышленной добычи кадмия.
Присутствует кадмий, кстати, в определенных количествах и в воздухе. По зарубежным данным содержание кадмия в воздухе составляет 0.1-5.0 нг/м3 в сельской местности (1 нг или 1 нанограмм = 10-9 грамм), 2 - 15 нг/м3 - в городах и от 15 до 150 нг/м3 - в промышленных районах. Связано это, в частности, и с тем, что многие угли содержат кадмий в виде примеси и, при сжигании на теплоэлектростанциях, он попадает в атмосферу. При этом существенная часть его оседает на почву. Также увеличению содержания кадмия в почве способствует использование минеральных удобрений, т.к. практически все они содержат незначительные примеси кадмия.
Кадмий способен накапливаться в растениях (больше всего в грибах) и живых организмах (особенно в водных) и далее по пищевой цепочке может "поставляться" человеку. Много кадмия в сигаретном дыме.
Влияние на качество воды
В естественных условиях кадмий попадает в подземные воды в результате выщелачивания руд цветных металлов, а также в результате разложения водных растений и организмов, способных его накапливать. В последние десятилетия превалирующим становится антропогенный фактор загрязнения кадмием природных вод. Стоки рудообогатительных фабрик, заводов по производству цветных металлов, химических и прочих промышленных предприятий вносят в наше время основной вклад в сбросы кадмия в природу. По некоторым данным в мире ежегодно в окружающую среду выбрасывается около 5000 т кадмия.
Кадмий присутствует в воде в растворенном виде (сульфат, хлорид, нитрат кадмия) и во взвешенном виде в составе органо-минеральных комплексов. На содержание кадмия в воде существенное влияние оказывает pH среды (в щелочной среде кадмий выпадает в осадок в виде гидроксида), а также сорбционные процессы.
По данным ВОЗ в незагрязненных природных водах содержания кадмия составляет существенно меньше 1 мкг/л (порядка 0.02-0.3 мкг/л). Однако в загрязненных районах его концентрация в воде может достигать десятков микрограмм на литр. Существует определенная, хотя и не большая опасность загрязнения питьевой воды за счет процессов коррозии цинка гальванизированных труб и другой водопроводной арматуры, так как цинк очень часто содержит примеси кадмия.
Пути поступления в организм
Естественными источниками поступления кадмия в организм служат пища (90-95)%, вода (5-10%) и воздух (примерно 1%).
По данным USEPA, ВОЗ и Министерства Здравоохранения Канады суммарное суточное поступление кадмия в организм человека из всех источников составляет 10-50 мкг. Основным и наиболее "стабильным" источником является пища - в среднем от 10 до 30-40 мкг кадмия в сутки. Овощи, фрукты, мясо животных, рыба содержат обычно 10-20 мкг кадмия на килограмм веса. Однако нет правил без исключений. Злаковые культуры, выросшие на загрязненной кадмием почве, либо поливавшиеся содержащей кадмий водой могут содержать повышенное количество кадмия (более 25 мкг/кг). Особенной способностью накапливать кадмий отличаются грибы. По некоторым сведениям, содержание кадмия в грибах может достигать единиц, десятков и даже 100 и более МИЛЛИГРАММ (т.е. тысяч мкг) на кг собственного веса. Употребление таких грибов может быть просто опасно для жизни (см., например, здесь). Повышенные концентрации кадмия могут содержаться в печени (10-100 мкг/кг) и особенно в почках (100-1000 мкг/кг) животных, а также в различных моллюсках, например, в устрицах (200-1000 мкг/кг).
Суточное потребление кадмия с водой, как правило, не превышает 2-5 мкг, хотя и может в отдельных местах достигать 20 мкг. Поступление кадмия с дыханием для населения, проживающего в незагрязненных районах, в т.ч. в городах, не превышает 0.1-0.8 мкг в сутки, а для проживающих в окресностях предприятий, служащих источником кадмиевого загрязнения, - до 2-10 мкг в сутки.
Существенную "прибавку" кадмия получают курильщики. Одна сигарета содержит 1 мкг (а иногда и более - до 2 мкг) кадмия. Вот и считайте - человек, выкуривающий в день пачку сигарет подвергает свой организм дополнительному воздействию как минимум 20 мкг кадмия, которые, для справки, не задерживаются даже угольным фильтром.
Необходимо также отметить, что через легкие кадмий легче усваивается организмом - до 10-20%. Т.е. из одной пачки сигарет усвоится 2-4 мкг кадмия. При поступлении же через желудочно-кишечный тракт, процент усвояемости составляет лишь 4-7% (0.2-5 мкг кадмия в сутки абсолютных цифрах). Таким образом курильщик как минимум в 1,5-2 раза увеличивает "нагрузку" на свой организм по кадмию, что чревато неблагоприятными для здоровья последствиями.