Что такое кадмий и как он влияет на человека
Токсичность кадмия и его соединений
Обычно кадмий присутствует в окружающей среде в небольших количествах, не вызывающих вреда здоровью. Однако некоторые группы населения особенно подвержены риску отравления кадмием.
Отравление кадмием может возникнуть у любого человека в результате воздействия кадмия. Факторы, которые увеличивают шансы подвергнуться воздействию кадмия, включают:
Основной путь попадания кадмия в организм — через легкие. Люди, которые не курят и не работают на опасных производствах получают большую часть своего воздействия через пищу.
Симптомы отравления кадмием
Кадмий и вещества с его содержанием весьма токсичны. Он вызывает рак и воздействует на сердечно-сосудистую, почечную, желудочно-кишечную, неврологическую, репродуктивную и дыхательную системы организма.
Употребление в пищу продуктов питания или питьевой воды, загрязненных высоким содержанием кадмия, может привести к следующим симптомам:
Вдыхание кадмия может привести к:
Влияние кадмия на системы органов
Почки — это главный орган, подверженный хроническому воздействию кадмия. Нефротоксичность кадмия может быть следствием хронического вдыхания или проглатывания. Данные исследований на людях предполагают латентный период приблизительно 10 лет до клинического начала поражения почек, в зависимости от интенсивности воздействия.
Однако незначительные изменения функции почек были описаны после острого воздействия на животных, и есть редкие сообщения о некрозе коркового вещества почек после острого воздействия высоких доз на людей.
Хотя кадмий накапливается в костях, заболевание костей, возникающее в результате чрезмерного воздействия кадмия, считается вторичным по отношению к изменениям в метаболизме кальция из-за повреждения почек, вызванного кадмием. Клинически значимые поражения костей обычно возникают на поздних стадиях тяжелого хронического отравления кадмием и включают псевдопереломы и другие эффекты остеомаляции и остеопороза.
Псевдопереломы — это спонтанные переломы, которые следуют распределению напряжения в нормальном скелете или возникают в местах, где основные артерии пересекают кость и вызывают механическое напряжение посредством пульсации.
Болезнь итай-итай — наиболее тяжелая форма хронической интоксикации кадмием. Первое обнаружение произошло на реке Дзиндзу, префектура Тояма, Япония. Прямое действие кадмия на кости привело к таким симптомам как сильная боль в костях, суставах и позвоночнике, гипотония и гипотрофия мышц, патологические переломы и деформации костей. Болезнь сопровождается кашлем и анемией. Опасным осложнением является почечная недостаточность, которая приводит к смерти больного.
Лечения отравления кадмием не существует. Все, что можно сделать в случае интоксикации — помочь справиться с симптомами и облегчить их.
Пути поступления кадмия в организм
Кадмий представляет собой вещество с мягким, пластичным, серебристо-белым с голубоватым отливом цветом. Он не имеет запаха и вкуса и очень ядовит.
Воздействие Cd на человека происходит в основном при вдыхании или проглатывании. В зависимости от размера частиц поглощается от 10 до 50 процентов вдыхаемой кадмиевой пыли. Поглощение при контакте с кожей незначительно. Абсорбируется от пяти до десяти процентов попавшего внутрь кадмия, также в зависимости от размера частиц. Кишечная абсорбция выше у людей с дефицитом железа, кальция или цинка
Контакт кадмием на рабочем месте происходит во время горных работ и работы с кадмием. Воздействие кадмия на рабочем месте может происходить во время производства продукции, содержащей кадмий, например, красок, а также во время выполнения таких работ, как покрытие, пайка и сварка.
Кто подвержен опасностям кадмия?
Кадмий в значительной степени присутствует в окружающей среде из-за деятельности человека, такой как использование ископаемого топлива, сжигание металлической руды и сжигание отходов.
Утечка осадка сточных вод в сельскохозяйственную почву может вызвать перенос адсорбированных растениями соединений кадмия, которые могут играть важную роль в пищевой цепи, и накапливаться в различных органах человека. Кроме того, еще одним важным источником воздействия кадмия является сигаретный дым.
В коммерческих целях Cd используется в телевизионных экранах, лазерах, батареях, пигментах для красок, косметике и при гальванике стали, а также использовался с цинком для сварки уплотнений в свинцовых водопроводных трубах до 1960-х годов.
Вдыхание кадмия
Ингаляция является основным способом профессионального воздействия. Уровень кадмия в воздухе на рабочем месте может быть в тысячи раз выше, чем в окружающей среде в целом. Однако в воздухе за территорией предприятия его концентрация чаще всего не будет представлять опасности для здоровья.
Курильщики подвергаются воздействию кадмия в результате вдыхания. В сигаретах содержится около 2,0 мкг кадмия, из которых почти 2-10% переходит в сигаретный дым. У курильщиков, как правило, в крови и организме кадмия более чем в два раза больше, чем у некурящих. Врачи должны знать, что, как правило, у курильщиков более высокое содержание кадмия в моче, чем у некурящих.
Проглатывание кадмия
Основным способом воздействия на некурящее население в целом является пероральное употребление. Однако фоновые уровни кадмия в пищевых продуктах, воде и окружающем воздухе не представляют опасности для здоровья населения. Типичное потребление кадмия с пищей составляет около 30-50 микрограммов в день (мкг/день), но обычные люди поглощают лишь небольшую часть дозы, полученной перорально (1-10%).
Влияние кадмия на организм человека
Кадмий – химический элемент 2 группы Периодической системы, известен негативным влиянием на организм. В малых дозах он необходим для выполнения ряда функций организма. Проблемы человечества связанные с кадмием, возникают из-за экологических загрязнений и опасности микроэлемента для живых организмов, даже в невысоких концентрациях.
Поэтому важно обладать информацией, как попадает ядовитый металл в организм человека, знать признаки отравления микроэлементом, уметь оказать первую помощь потерпевшему.
Роль кадмия в организме человека
Источник пополнения организма микроэлементом – продукты питания и сигаретный дым; кадмий не обладает особой необходимостью принимать роль в функционировании различных органов, но участвует в некоторых жизненно важных процессах:
Организму взрослого человека в сутки необходимо поступление 1-5 мкг микроэлемента.
Кадмий в организме человека
Существует 3 способа попадания кадмия в человеческий организм:
С сигаретным дымом
Микроэлемент накапливается в листьях табака. В высушенном сырьё металла содержится значительно больше, чем в свежесрезанных листьях. Интоксикация организма ядовитым элементом происходит и при пассивном курении.
Из воздуха
Особенно много кадмия содержится в пыли городского воздуха, которая образуется при трении тормозных колодок и шин. Присутствие микроэлемента обнаруживается в области расположения тепловых станций, работающих на угле. Микроэлемент содержится в древесном дыме, так как деревья накапливают кадмий из почвы.
С продуктами питания
Кадмий находится в листьях, корнях растений, в зёрнах (особенно в семечках подсолнечника), куда попадает из суперфосфатных удобрений.
Биологи из Новой Зеландии, обнаружив высокое содержание элемента в ракообразных и моллюсках, установили способ попадания ядовитого металла в морскую воду. По их расчётам, кадмий, содержащийся в фосфорных удобрениях, смывается дождями в воды рек, затем – в моря.
В солёной воде элемент высвобождается и попадает в фитопланктон, которым питаются устрицы и моллюски, а также рыбы, обитающие в загрязнённых водах. Наиболее загрязнённым считается Балтийское море из-за множества рек, протекающих по местностям с высокоразвитым сельским хозяйством, и впадающих в него.
Источники кадмия в продуктах питания человека
Кадмий включают в себя следующие продукты питания для человека:
Дефицит кадмия в организме человека
Влияние дефицита кадмия на организм человека не получило достаточного изучения. Эксперименты с подопытными животными доказали, что исключение из рациона микроэлемента приводит к сильному отставанию в росте.
Дефицит микроэлемента начинает проявляться при суточном поступлении кадмия в количестве ниже 0,5 мкг. В среднем ежедневный рацион человека включает 15 мкг кадмия, поэтому дефицит металла встречается редко.
Избыток кадмия в организме человека
Кадмиевый токсикоз наблюдается при суточном поступлении в организм – в избытке 30 мкг элемента. При наличии в человеческом организме микроэлемента в таком количестве нередко наблюдается летальный исход.
Длительное избыточное поступление в организм металла вызывает хронический кадмиоз, характерный поражением половой системы и мочевыводящей. Претерпевает изменения также система дыхания, нередко с проявления эмфиземы лёгких. Часто наблюдается развитие анемии из-за сниженного всасывания железа.
Об избытке кадмия в организме могут свидетельствовать симптомы:
При превышении кадмия в организме возрастают риски развития:
Также нередко наблюдаются деформации костей скелета в результате снижения минерализации костного вещества.
Накопление кадмия организмом человека
Развитая промышленность становится причиной повышенного накомпления кадмия в почве. Растения при высоком почвенном содержании суперфосфатов усваивают микроэлемент в повышенных количествах, при низком – в минимальных.
Кадмий, отнесённый к высокоопасным веществам, (2 класс опасности) имеет тенденцию накапливаться в организме. Полувыведение микроэлемента происходит в течение 10-35 лет. За пол столетиячеловеческой жизни в организме может накопиться до 50 мг ядовитого металла.
Большая часть накоплений кадмия припадает на печень (до 25%) и почки (до 60%). Оставшееся количество металла находится:
В организме кадмий связывают белок-металлотионеин и альфа 2 глобулин. В связанном виде металл менее опасен, но не безвреден. Накапливаясь в продолжение нескольких лет, элемент приводит к сбою функциональной деятельности почек, камнеобразованию. Химическая структура металла близка цинку, что позволяет кадмию замещать его в биохимических процессах.
Токсическое действие кадмия не может нанести ущерб здоровью внутриутробного ребёнка, благодаря плаценте.
Хроническое отравление организма человека кадмием
Постоянное попадание в организм ядовитого микроэлемента, даже в малых дозах, провоцирует развитие хронического отравления организма человека:
Существует риск злокачественных новообразований
Острое отравление организма человека ядовитым кадмием
Если с пищей, водой в организм человека поступает большое количество кадмия (до 30 мкг), наступает острое отравление, которое проявляется следующими симптомами:
Особую опасность представляет ядовитый микроэлемент, проникающий через лёгкие с парами или пылью, так как попадает прямо в кровь, избегая очищения желудком и печенью.
Отёк лёгких, озноб, рвота, потеря сознания свидетельствуют о присутствии опасности для организма, нередко приводящей к летальному исходу, если вовремя не оказана медицинская помощь.
Терапия отравления организма человека кадмием
Если произошло острое отравление ядовитым металлом, следует обеспечить больному терапию – свежий воздух и тепло. После искусственно вызванной рвоты промывают желудок. По окончанию промывания желудка следует принять внутрь 50 мл сероводородной воды.
При остром отравлении металлом необходимо направить неотложную помощь на восстановление проходимости путей дыхания поддержке процесса дыхания и кровообращения. По окончанию процедур рекомендуется выпить тёплое молоко, добавив в него немного пищевой соды. При отравлении парами, содержащими микроэлемент, делают ингаляцию раствором соды (1 ч. ложка на стакан воды).
Нейтрализовать ядовитый металл может препарат «Унитиол». Лекарство, взаимодействуя с кадмием, образует нетоксичные, растворимые в воде соединения. При этом происходит восстановление функций ферментных систем, которые нарушил ядовитый металл. Применяют также стероиды и препараты с мочегонным действием, а также витаминные комплексы.
Особенности диеты
Диета для общего укрепления организма должна включать повышенное количество пектиновых веществ, содержащих такими продуктами:
Следует учесть, что пектин сконцентрирован в сердцевине и кожуре фруктов.
Последствия отравления организма человека кадмием
Отравление ядовитым металлом способно вызвать опасные последствия для организма человека. Кадмий на долгое время остаётся в организме. Элемент оказывает пагубное действие на ткани костей, вымывая кальций. Это приводит к развитию остеомаляции, остеопороза. Патологии проявляются деформированием костей, искривлением позвоночника.
Дети, подвергающиеся отравлению металлом, нередко болеют энцефалопатией, нейропатией. У детей и взрослых наблюдаются нарушения в функционировании печени и почек. Токсическое действие ядовитого микроэлемента увеличивает риск злокачественного роста.
Кадмий и онкологические заболевания организма человека
При обследовании рабочих, находящихся в контакте с кадмием, установлена прямая связь отравления металлом и смертностью от злокачественных онкологических заболеваний лёгких. Точно просчитать такую зависимость нелегко, так как одновременно может происходить и отравление другими металлами, задействованными на производстве. В 1993 году МАИР установила высокую степень риска онкологических патологий для людей, контактирующих с металлом, а кадмий занесён в список канцерогенов.
Заболевание организма человека итай-итай
Патология заболевания организма человека итай-итай считается наиболее тяжёлым проявлением хронического отравления микроэлементом. Заболевание обнаружили в прошлом веке в Японии. Население в течение многих лет употребляло в пищу рис, который орошали речной водой, загрязнённой кадмием из рудника. Ядовитый микроэлемент поступал в организм в концентрации свыше 30 мкг. Патологии обнаруживались у женщин после 45 лет, имевших далеко не одну беременность, что приводило к истощению организма при недостатке кальция и витамина Д.
Заболевание итай-итай вызывает деформации скелета, боли в области поясницы, утиной походкой, сильным поражением почек.
Профилактика ядовитого действия кадмия на организм человека
Существуют способы профилактики с ядовитым действием кадмия до момента его попадания в организм человека. Так как нет возможности исключить кадмий из состава фосфатов, выводят сорта растений, имеющих низкую усвояемость ядовитого металла. Это обходится дорого и требует немалых временных затрат.
При выращивании табака практикуется очищение почвы паслёном чёрным, который является растением-гипераккумулятором по отношению к кадмию. Но дальнейший процесс переработки обогащённых элементом растений паслёна является очень трудоёмким.
Наиболее важной задачей в профилактике заболеваний, вызванных ядовитым элементом, является чистка воздуха. Запреты табакокурения в местах общественного пользования избавляют многих людей пассивного потребления кадмия в составе дыма. Такие запреты вносят ощутимый вклад в общественное здоровье. А также необходимо постоянное ужесточение требований к проведению выбросов промышленными предприятиями, автомобилями.
Предупредить отравления ядовитым металлом на производстве возможно при соблюдении техники безопасности: функционировании вытяжной вентиляции, использование средств индивидуальной защиты.
Читайте также:
Влияние кофе на печень
Влияние пчелиного подмора на поджелудочную железу
Влияние пива на поджелудочную железу
Влияние алкоголя на печень и поджелудочную железу
Влияние антибиотиков на поджелудочную железу
КАДМИЙ
КАДМИЙ (Cadmium, Cd) — химический элемент второй группы периодической системы Д. И. Менделеева. Специфическое физиол, значение не установлено, но известно его влияние на обмен цинка, меди и железа и токсическое действие на организм человека. К. применяется в промышленности для защиты поверхности стальных изделий от коррозии в условиях их соприкосновения с морской водой или другой агрессивной средой. Сплавы К. с другими металлами легко подвергаются механической обработке, поэтому они широко используются в технике. Некоторые соединения К. очень ядовиты и представляют значительную профвредность.
Порядковый номер К. 48, атомный вес 112,41. Известно 8 стабильных изотопов К. с массовыми числами 106, 108, 110, 111, 112, ИЗ, 114, 116 и несколько радиоактивных изотопов. К. был открыт как примесь к окиси цинка нем. химиком Штромейером (F. Strohmeyer) в 1817 г. В природе известны кадмийсодержащие минералы гринокит (CdS) и карбонат К., находящиеся в цинковых рудах.
К. обладает выраженными щелочными свойствами, растворяется в азотной, слабее — в серной и соляной к-тах, образуя соответствующие соли (бесцветные кристаллические вещества), легко образующие комплексные соединения.
Важным звеном в биогенных циклах хим. элементов в биосфере являются корма и пищевые продукты, которые определяют поступление К. в организм животных и человека (табл. 1).
В организме человека весом 70 кг содержится ок. 0,03 г К. Распределение К. по органам и тканям человека показано в таблице 2.
Среднее содержание К. в моче человека составляет ок. 13 мкг на 1 л. По данным многих авторов, содержание К. в органах и тканях человека и животных изменяется в зависимости от многих условий (поступления К. с пищей, времени года, пола, возраста и т. п.).
Всасывание К. происходит в тонком отделе кишечника (особенно в двенадцатиперстной и подвздошной кишке); он легко адсорбируется легкими. К. депонируется в печени и почках. У человека К. выделяется с мочой 20% от принятого количества при нормальной нагрузке и с калом — ок. 80%.
При введении в организм избыточных количеств кадмия нарушается обмен фосфора, кальция, железа, меди, угнетается синтез гемоглобина (гипохромная микроцитарная анемия), резко снижаются запасы меди в печени и других органах. Повышенное потребление К. при недостатке в рационе меди приводит к гибели животных. Введение в организм К. в последние сроки беременности может стать причиной токсикоза беременности. К. влияет на воспроизводительную функцию, вызывая дегенерацию семенников и бесплодие самцов. Введение К. в рацион кур-несушек прекращает яйценоскость. Медь и цинк нивелируют или задерживают токсическое действие К. Между К. и цинком во многих случаях наблюдается антагонизм.
Металлоферменты, содержащие К., не известны, но установлена возможность образования in vitro комплексов К. с нек-рыми ферментами (напр., с карбоксипептидазой).
Ингибирующее действие К. на активность ряда ферментов объясняется его связыванием с активными центрами ферментов, вероятно с их сульфгидрильными (SH-) группами.
К. значительно усиливает и удлиняет гипергликемическое действие адреналина.
Для определения содержания К. в ткани или биол, жидкости (кровь, моча, навеска любой ткани) пробу сжигают в тугоплавкой колбе с серной или азотной к-той. Для качественного и количественного определения К. используют реактив кадион, щелочной р-р к-рого при наличии К. окрашивается в оранжево-красный цвет; с этой целью используют также дитизон и дифенилкарбазид. Количество К. определяют по величине поглощения в ультрафиолетовом свете.
Содержание
Профессиональные вредности
Большое практическое значение имеют проблемы токсикологии К. Их значение определяется ростом его промышленного получения и использования. К. и его соединения могут поступать в воздух производственных помещений при производстве щелочных аккумуляторов, люминофоров, электроконтактов; при использовании К. и его соединений в качестве краски для стекла, фарфора и пластмасс, стабилизаторов для поливинилхлорида, при нанесении антикоррозионных и декоративных покрытий, при сварке металлов, содержащих К. Особенно неблагоприятны с точки зрения профессиональной вредности термические процессы при получении К. и его сплавов, при которых в воздух попадает окись К., а также сушка, измельчение и расфасовка готовой продукции.
Все соединения К. токсичны. Особенно высокотоксичны окись К. (CdO) и соли К. (сернокислая, хлористая, азотнокислая); умеренно токсичны — металлический К. в виде аэрозоля, органические соединения К. (стеарат, каприлат, лаурат, салицилат); плохо растворимые соединения К.— сернистый К. и сульфоселенид К. малотоксичны. К. обладает выраженными кумулятивными свойствами, накапливаясь в основном в печени и почках. Он медленно выводится из организма, дефицит кальция в организме увеличивает задержку К. Затравка аэрозолем окиси К. экспериментальных животных в концентрации 1,8—2 мг/м 3 в течение 1—2 час. в день через месяц приводит к нарушениям в обмене белка, липидов, витаминов (С и B1), нарушению условных рефлексов. Соли К. обладают прижигающим действием на кожу и слизистые оболочки.
Предельно допустимые концентрации: окиси К. и стеарата К. 0,1 мг/м 3 (по К.).
Определение кадмия в воздухе производится полярографическим, фотометрическим методом с дитизоном, турбидиметрическим методом с трифенилтетразолийхлоридом, колориметрическим методом с бромбензтиазониевым красителем.
При отравлениях К. или его соединениями при аутопсии наблюдают резкое вздутие желудка и кишечника, полнокровие и кровоизлияния во внутренних органах, дистрофические изменения в печени и почках, некротические изменения в яичках, десквамацию эпителия желудка.
Клиническая картина острой интоксикации кадмием характеризуется нарушениями со стороны жел.-киш. тракта (боли в животе, кровавая рвота и понос) и органов дыхания (трахеит, бронхит, бронхиолит с приступами болезненного судорожного кашля с мокротой), появляется резкая слабость, головная боль. В тяжелых случаях развивается бронхопневмония и отек легких. Основными симптомами хрон, интоксикации К. и его соединениями являются желтая кайма на зубах, аносмия, катар верхних дыхательных путей, гипохромная анемия, ускоренная РОЭ, нарушения обмена кальция, протеинурия, нарушение аппетита, похудание. При выраженных формах интоксикации поражаются печень и почки, наблюдаются изменения в структуре костной ткани, пневмосклероз, неврастенический синдром.
Первая помощь и лечение
Индивидуальные защитные приспособления
Для защиты от пыли К. используют респираторы или фильтрующие промышленные противогазы с дополнительными фильтрами при работе с аэрозолями (дымами) К., резиновые перчатки и передники.
Меры предупреждения
Оздоровление условий труда в тех производствах, где используются и образуется в технологическом процессе соединения К., может быть достигнуто усовершенствованием технологического процесса, использованием современных герметичных конструкций, оборудования, эффективной вентиляции, гидрообеспыливания, применением средств индивидуальной защиты. Необходимо профилактически принимать витамин D.
Кадмий в судебно-медицинском отношении
При отравлении соединениями К. экспертное значение имеют следующие клин, симптомы: резкие боли в области живота, тошнота, рвота, иногда кровавая, понос, появление эритроцитов и белка в моче, увеличение печени.
При вскрытии трупа отмечаются следующие изменения: жировая дистрофия печени и почек, отек и полнокровие легких. Могут быть обнаружены кровоизлияния в легкие (частичный ателектаз). При тяжелых отравлениях соединениями К. описаны жировая инфильтрация поджелудочной железы, полнокровие селезенки.
Суд.-хим. определение К. производится в различных органах и костях трупа человека дробным методом после окисления органического субстрата в смеси концентрированных серной и азотной к-т или в хлорной к-те в присутствий серной и азотной к-т. Определенный объем минерализата, освобожденного от окислителей, экстрагируют в присутствии диэтилдитиокарбамата натрия хлороформом, затем реэкстрагируют 1 н. р-ром соляной к-ты.
При суд.-хим. определениях К. предварительно связывают медь, почти всегда сопровождающую К. Для этого к исследуемой жидкости добавляют избыток цианистого калия, переводящего медь в комплексное соединение, и р-р насыщают сероводородом или обрабатывают сульфидом натрия. При наличии К. образуется желтый осадок — CdS.
Обнаружение К. производится при помощи макро- и микрометодов.
Макрометод позволяет обнаруживать К. при его содержании 4 мг в 100 г органа.
С насыщенным р-ром бруцина в присутствии бромида калия в р-ре, содержащем К., образуются бесцветные призматические кристаллы, собранные в сфероиды. При действии бромида калия в присутствии пиридина образуются кристаллы в виде сфероидов.
Количественное определение К. производится при помощи комплексона III в присутствии хромогена черного EТ-00 или эриохрома синего.
В печени и почках К. может быть определен в количестве от 0,64 до 6,68 мг и от 1,32 до 8,48 мг в 100 г ткани соответственно. Естественно содержащееся количество К. в организме человека должно учитываться при суд.-мед. оценке результатов определения К. в органах человека.
Таблица 1. СОДЕРЖАНИЕ КАДМИЯ В НЕКОТОРЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ (по Геннигу, 1976)