ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Кадмий

 

Кадмий – наиболее распространенные формы в окружающей среде – Cd+2. Кадмий по своим химическим свойствам родственен цинку и в природных циклах они сопутствуют друг другу. Кадмий может замещать цинк в ряде биохимических процессов в организме и нарушать эти процессы (например, выступать как псевдоактиватор белков). Считается активнее свинца и отнесен Всемирной организацией здравоохранения к числу наиболее опасных для здоровья человека веществ. Ежегодное производство кадмия в мире составляет около 20000 т. Он находит все большее применение в гальванике, производстве полимеров, пигментов, серебряно-кадмиевых аккумуляторов. Это приводит к проблеме кадмиевого загрязнения окружающей среды.

На территориях, вовлеченных в хозяйственную деятельность человека, кадмий накапливается в организмах, обитающих там животных и с возрастом накопление увеличивается до критических для их жизни величин.

Этот элемент опасен в любой форме. Доза в 30–40 мг смертельна. В организме кадмий может легко взаимодействовать с другими металлами, особенно с кальцием и цинком, что влияет на выраженность его воздействия. Кадмий способен замещать кальций в кальмодулине, нарушая тем самым физиологические процессы регуляции поглощения кальция. Он способен ингибировать ионный транспорт и индуцировать синтез металлотионеина.

В научной литературе описаны случаи хронического отравления кадмием. Предприятие по разработке цинковой руды в Японии загрязнило кадмием р. Дзинцу, которая являлась источником хозяйственно-питьевого водоснабжения. Кроме того, речной водой орошали рисовые поля и плантации сои. Как было установлено, во время вспышки заболевания в рисе, являющемся базовым продуктом питания японцев, концентрация кадмия составляла от 0,6 до 1 мг/кг продукта. Заболело около 3000 человек. В основном болели женщины в возрасте после 40 лет, особенно много рожавшие, что объясняется дефицитом кальция, активно замещавшегося кадмием. Болезнь получила название «итайитай» или «ох–ох». Первоначальные признаки заболевания проявлялись сильными болями в нижних конечностях и пояснице, в нарушении функции почек. Впоследствии появились сильное похудение, деформация скелета и переломы костей из-за нарушений фосфорно-кальциевого обмена. Многие заболевания закончились инвалидностью или смертью.

Много кадмия вносится в почву с фосфорными удобрениями. Его содержание в растениях снижается от корней к верхним структурам побега. Попавший в организм человека кадмий ресорбируется (всасывается) до 6 %. Недостаток в организме белков, кальция и железа усиливает его всасывание. Кадмий и его соединения канцерогенны для человека, по своим свойствам он сходен с цинком. Получают кадмий из отходов цинкового производства путем обработки последних серной кислотой с последующим выделением металлического кадмия цинком:

CdSO4 + Zn = ZnSO4 + Cd.

Для очистки полученный продукт растворяют в разбавленной серной кислоте и подвергают электролизу.

Кадмий представляет собой серебристо-белый, мягкий, ковкий, тягучий металл. В ряду напряжений он стоит дальше цинка, но впереди водорода, вытесняя последний из кислот. Так как Cd(OH)2 – слабый электролит, то соли кадмия гидролизуются и их растворы имеют кислую реакцию.

Кадмий сильно поглощает медленные нейтроны. При сильном накаливании он быстро сгорает, превращаясь в бурый оксид кадмия CdO. Этот металл значительно боле активен, чем ртуть. Стандартный потенциал пары Cd2+/Cd составляет – 0,40 В. Кадмий растворяется в разбавленных кислотах, тускнеет на воздухе, покрываясь защитной пленкой.

В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах кадмий содержится в субмикрограммовых концентрациях, в загрязненных и сточных водах концентрация кадмия может достигать десятков микрограммов в 1 дм3. Соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными водами свинцово цинковых заводов, рудообогатительных фабрик, ряда химических предприятий (производство серной кислоты), гальванического производства, а также с шахтными водами. Понижение концентрации растворенных соединений кадмия происходит за счет процессов сорбции, выпадения в осадок гидроксида и карбоната кадмия и потребления их водными организмами.

Растворенные формы кадмия в природных водах представляют собой главным образом минеральные и органоминеральные комплексы. Основной взвешенной формой кадмия являются его сорбированные соединения. Значительная часть кадмия может мигрировать в составе клеток гидробионтов.

Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизнедеятельности животных и человека. В повышенных концентрациях токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами, вызывает искривление и деформацию костей, сопровождающиеся сильными болями.

ПДКв кадмия составляет 0,001 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДКвр – 0,0005 мг/дм3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

По сравнению со свинцом комплексообразующие свойства кадмия в воде выражены менее ярко. Свободные ионы составляют не менее 50 % от общего содержания металла. Наиболее устойчивы хлоридные комплексы кадмия. Вследствие малой устойчивости соединений кадмия с органическими лигандами природных вод доля взвешенных форм в его миграции не столь велика, как для других металлов. На взвешенные формы в среднем приходится от 8 до 65 % содержания кадмия. Следует отметить, что в конечном итоге тяжелые металлы в водных экосистемах концентрируются в природных осадках и в биоте, тогда как в самой воде они остаются в сравнительно небольших концентрациях.

Так, при концентрации ртути в донных отложениях 80– 800 мкг/кг ее содержание в воде не превышает 0,1–3,6 мкг/л. По имеющимся на сегодня данным, планктон концентрирует свинец в 12000 раз, кобальт – в 16000 раз, медь – в 90000 раз.

Повсеместное загрязнение окружающей среды кадмием требует особого внимания к мерам по предупреждению попадания в организм человека этого весьма опасного ксенобиотика. Установлена корреляционная связь между количеством обнаруженных в воде и почве кадмия, свинца, мышьяка и уровнями заболеваемости злокачественными новообразованиями различных форм среди населения экологически неблагополучных районов.

 


Купон, промокод Google Ads (Adwords) 75€/25€ Италия
Купон, промокод Google Ads (Adwords) 75€/25€ Италия


10 часов работы юриста или бизнес-ассистента в подарок
10 часов работы юриста или бизнес-ассистента в подарок


1000 рублей Карта iTunes Gift Card Россия СКИДКА ОТЗЫВ
1000 рублей Карта iTunes Gift Card Россия СКИДКА ОТЗЫВ