Кадмий — это встречающийся в природе токсичный металл, который часто встречается на промышленных рабочих местах, в почве растений и при курении. Из-за его низкого допустимого воздействия на человека чрезмерное воздействие может возникнуть даже в ситуациях, когда обнаруживаются только следовые количества кадмия. Кадмий широко используется в гальванопокрытии , хотя характер операции обычно не приводит к чрезмерному воздействию. Кадмий также содержится в некоторых промышленных красках и может представлять опасность при распылении. Операции, включающие удаление кадмиевых красок путем соскабливания или струйной обработки, могут представлять значительную опасность. Основное применение кадмия — производство никель-кадмиевых аккумуляторных батарей. Основным источником кадмия является побочный продукт очистки цинкового металла. [1] Воздействие кадмия рассматривается в специальных стандартах для общей промышленности, работы на судостроительных заводах, строительной отрасли и сельскохозяйственной отрасли. [2]
Острое воздействие паров кадмия может вызвать гриппоподобные симптомы, включая озноб, лихорадку и мышечную боль, иногда называемую «кадмиевой хандрой». Симптомы могут исчезнуть через неделю, если нет респираторных повреждений. Более сильное воздействие может вызвать трахеобронхит, пневмонит и отек легких . Симптомы воспаления могут начаться через несколько часов после воздействия и включают кашель, сухость и раздражение носа и горла, головную боль, головокружение, слабость, лихорадку, озноб и боль в груди. [ необходима цитата ]
Осложнения отравления кадмием включают кашель, анемию и почечную недостаточность (возможно, приводящую к смерти). [3] Воздействие кадмия увеличивает риск развития рака . [4] Подобно цинку , длительное воздействие паров кадмия может вызвать пожизненную аносмию . [ необходима ссылка ]
Одним из основных последствий отравления кадмием является слабость и ломкость костей. [3] Кости становятся мягкими ( остеомаляция ), теряют минеральную плотность костей ( остеопороз ) и становятся слабее. Это приводит к болям в суставах и спине, а также увеличивает риск переломов. [ требуется ссылка ] Боли в позвоночнике и ногах являются обычным явлением, а походка вразвалочку часто развивается из-за деформаций костей, вызванных длительным воздействием кадмия. Боль в конечном итоге становится изнурительной, а переломы становятся более частыми по мере ослабления костей. Может возникнуть постоянная деформация костей. [3] В крайних случаях отравления кадмием перелом вызывается одним лишь весом тела. [ требуется ссылка ]
Повреждение почек, вызванное отравлением кадмием, необратимо. Почки могут уменьшиться до 30 процентов. Почки теряют свою функцию удаления кислот из крови при дисфункции проксимальных почечных канальцев. Дисфункция проксимальных почечных канальцев вызывает гипофосфатемию , что приводит к мышечной слабости и иногда к коме. Также возникает гиперхлоремия . Дисфункция почек также вызывает подагру , форму артрита из-за накопления кристаллов мочевой кислоты в суставах из-за высокой кислотности крови ( гиперурикемия ). Воздействие кадмия также связано с развитием камней в почках. [ необходима цитата ]
Курение является существенным источником воздействия кадмия. Даже небольшие количества кадмия от курения очень токсичны для человека, поскольку легкие поглощают кадмий более эффективно, чем желудок. [5] Кадмий выделяется в аэрозоль электронной сигареты (ЭС), но, по имеющимся в настоящее время данным, рассчитанный риск рака в течение жизни (LCR) не превышает допустимого предела риска. [6] [7]
Накопление уровня кадмия в воде, воздухе и почве происходит особенно в промышленных зонах. Воздействие кадмия на окружающую среду было особенно проблематичным в Японии, где многие люди потребляли рис, выращенный в загрязненной кадмием поливной воде. Это явление известно как болезнь итай-итай . [8]
Люди, живущие вблизи опасных свалок или заводов, которые выбрасывают кадмий в воздух, потенциально подвержены воздействию кадмия в воздухе. Однако многочисленные государственные и федеральные правила в Соединенных Штатах контролируют количество кадмия, которое может быть выброшено в воздух свалками и мусоросжигательными заводами, так что должным образом регулируемые участки не являются опасными. Население в целом и люди, живущие вблизи опасных свалок, могут подвергаться воздействию кадмия в загрязненной пище, пыли или воде из-за нерегулируемых или случайных выбросов. Для предотвращения таких выбросов применяются многочисленные правила и меры по контролю загрязнения . [ необходима цитата ]
Некоторые источники фосфата в удобрениях содержат кадмий в количестве до 100 мг/кг, [9] [10] что может привести к увеличению концентрации кадмия в почве (например, в Новой Зеландии). [11]
Еще одним источником кадмия является пища. Растения могут содержать небольшие или умеренные количества в непромышленных районах, но высокие уровни могут быть обнаружены в печени и почках взрослых животных. Ежедневное потребление кадмия через пищу варьируется в зависимости от географического региона. Сообщается, что потребление составляет приблизительно от 8 до 30 мкг в Европе и Соединенных Штатах по сравнению с 59-113 мкг в различных районах Японии. [12] Небольшое исследование образцов темного шоколада премиум-класса показало, что 48% имели высокие уровни кадмия, источником которого обычно является наличие кадмия в почве, в которой они были выращены. [13]
В 1950-х и 1960-х годах промышленное воздействие кадмия было высоким, но по мере того, как токсические эффекты кадмия стали очевидными, промышленные ограничения на воздействие кадмия были снижены в большинстве промышленно развитых стран, и многие политики согласны с необходимостью дальнейшего снижения воздействия. При работе с кадмием важно делать это под вытяжным шкафом, чтобы защититься от опасных паров. С припоями для пайки, содержащими кадмий, следует обращаться осторожно. Серьезные проблемы с токсичностью возникли в результате длительного воздействия ванн для нанесения кадмиевого покрытия.
Рабочие могут подвергаться воздействию кадмия в воздухе при плавке и очистке металлов или в воздухе на заводах, которые производят кадмиевую продукцию, такую как батареи , покрытия или пластмассы . Рабочие также могут подвергаться воздействию при пайке или сварке металла, содержащего кадмий. Около 512 000 рабочих в Соединенных Штатах каждый год оказываются в средах, где может иметь место воздействие кадмия. Однако правила, устанавливающие допустимые уровни воздействия, применяются для защиты рабочих и обеспечения того, чтобы уровни кадмия в воздухе были значительно ниже уровней, которые, как считается, приводят к вредным последствиям. [ необходима цитата ]
Художники, работающие с кадмиевыми пигментами , которые обычно используются в ярких оранжевых, красных и желтых тонах, могут легко случайно проглотить опасные количества, особенно если они используют пигменты в сухом виде, как в меловых пастелях , или при смешивании собственных красок.
Кадмий используется в никель-кадмиевых аккумуляторах ; это одни из самых популярных и распространенных продуктов на основе кадмия.
В феврале 2010 года кадмий был обнаружен в целой линейке эксклюзивных украшений Майли Сайрус от Wal-Mart . Подвески были проверены по заказу Associated Press и были обнаружены в высоком содержании кадмия. Wal-Mart не прекращал продажу украшений до 12 мая, потому что «было бы слишком сложно тестировать продукты, уже находящиеся на его полках». [14]
4 июня 2010 года кадмий был обнаружен в краске, использованной для изготовления рекламных стаканов для питья фильма «Шрек навсегда» , продаваемых ресторанами McDonald's , что привело к отзыву 12 миллионов стаканов. [15]
Кадмий является чрезвычайно токсичным промышленным и экологическим загрязнителем, классифицируемым как канцероген для человека: Группа 1 по классификации Международного агентства по изучению рака ; [4] Группа 2a по классификации Агентства по охране окружающей среды (EPA); и канцероген 1B по классификации Европейского химического агентства . [16] [17]
Внутри клеток ионы кадмия действуют как каталитический генератор перекиси водорода . Этот внезапный выброс цитозольной перекиси водорода вызывает повышенное перекисное окисление липидов и дополнительно истощает запасы аскорбата и глутатиона . Перекись водорода также может преобразовывать тиоловые группы белков в нефункциональные сульфоновые кислоты и также способна напрямую атаковать ядерную ДНК. Этот окислительный стресс заставляет пораженную клетку вырабатывать большое количество воспалительных цитокинов . [18] [19]
Вдыхание пыли, содержащей кадмий, быстро приводит к проблемам с дыхательными путями и почками , которые могут быть фатальными (часто из- за почечной недостаточности ). Проглатывание любого значительного количества кадмия вызывает немедленное отравление и повреждение печени и почек. Соединения, содержащие кадмий, также являются канцерогенными . [20]
Повышенная концентрация мочевого бета-2-микроглобулина может быть ранним индикатором дисфункции почек у лиц, хронически подвергающихся воздействию низких, но чрезмерных уровней кадмия в окружающей среде. Тест на мочевой бета-2-микроглобулин является косвенным методом измерения воздействия кадмия. При некоторых обстоятельствах Управление по охране труда и технике безопасности требует скрининга на предмет повреждения почек у работников, долгосрочно подвергающихся воздействию высоких уровней кадмия. [21] Концентрации кадмия в крови или моче являются лучшим показателем чрезмерного воздействия в промышленных ситуациях или после острого отравления, тогда как концентрации кадмия в тканях органов (легкие, печень, почки) могут быть полезны при смертельных случаях в результате острого или хронического отравления. Концентрации кадмия у здоровых людей без чрезмерного воздействия кадмия обычно составляют менее 1 мкг/л как в крови, так и в моче. Индексы биологического воздействия ACGIH для уровней кадмия в крови и моче составляют 5 мкг/л и 5 мкг/г креатинина соответственно в случайных образцах. У лиц, получивших повреждение почек из-за хронического воздействия кадмия, часто наблюдается уровень кадмия в крови или моче в диапазоне 25-50 мкг/л или 25-75 мкг/г креатинина соответственно. Эти диапазоны обычно составляют 1000-3000 мкг/л и 100-400 мкг/г соответственно у выживших после острого отравления и могут быть существенно выше в смертельных случаях. [22] [23]
Человеку с отравлением кадмием следует немедленно обратиться за медицинской помощью, как для лечения, так и для поддерживающей терапии . [24]
При нехроническом пищевом воздействии рвотные средства или промывание желудка вскоре после воздействия могут оказать благотворное дезактивирующее действие на желудочно-кишечный тракт. Активированный уголь остается непроверенным. [25] Центры по контролю и профилактике заболеваний США не рекомендуют хелатную терапию , [25] отчасти потому, что хелатирование может усилить повреждение почек . [24]
При длительном воздействии значительные данные указывают на то, что традиционный хелатор ЭДТА может снизить общую нагрузку кадмия в организме. Совместно вводимые антиоксиданты , включая нефропротекторный глутатион , по-видимому, повышают эффективность. Для пациентов с чрезвычайно слабыми почками ограниченные данные свидетельствуют о том, что пот в сауне может дифференциально выводить металл. [24]
При массовом отравлении кадмием в Японии отмечена выраженная распространенность скелетных осложнений у пожилых женщин в постменопаузе , однако причина этого явления до конца не изучена и находится в стадии изучения. Отравление кадмием у женщин в постменопаузе может привести к повышенному риску остеопороза. Текущие исследования указывают на общее недоедание, а также на плохой метаболизм кальция, связанный с возрастом женщин. [26] Исследования указывают на повреждение митохондрий клеток почек кадмием как на ключевой фактор заболевания. [27]
Эксперимент, проведенный в начале 1960-х годов с распылением кадмия над Норвичем, был рассекречен в 2005 году правительством Великобритании, как описано в статье BBC News. [28]