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.

 


Скидка 50% на оплату коллтрекинга Погоди Tracker
Скидка 50% на оплату коллтрекинга Погоди Tracker


iTunes Gift Card (Россия) 800 рублей
iTunes Gift Card (Россия) 800 рублей


iTunes Gift Card (Russia) 5000 руб. Гарантии. ЦЕНА
iTunes Gift Card (Russia) 5000 руб. Гарантии. ЦЕНА