Cadmiul, substanţa ucigaşă din bijuterii, alimente şi gadget-uri

Cadmiul este metalul cu care se dă culoare somonului, se colorează în roşu aprins cutiile de răcoritoare, se lipesc bijuteriile şi se fac acumulatorii de la gadget-urile noastre de zi cu zi. Toate acestea în condiţiile în care cadmiul este unanim asociat cu cancerul, iar un tratament pentru tratarea intoxicaţiei cu cadmiu este deocamdată necunoscut, transmite Ştiri.md cu referire la ecologic.rec.ro.

Cadmiul a fost descoperit de chimistul de naţionalitate germană Friedrich Stromeyer în oraşul Göttingen, Germania, în anul 1817, în timp ce acesta studia compuşii zincului pentru a obţine carbonat de zinc farmaceutic. El a observat că în loc să rezulte, ca de obicei soluţii incolore, soluţiile obţinute aveau o culoare galbenă. La început a crezut că acestea sunt impurificate cu fier sau arsen, dar mai târziu, a constatat că se afla în faţa unui element nou. Acest metal, descoperit de Friedrich Stromeyer în vaporii unui amestec de funingine şi de oxid de zinc, a fost un amestec „preparat“ într-un cuptor. El a numit elementul cadmiu după „kadmeia“, numele grecesc de calamină sau carbonat de zinc.

Denumirea cadmiului îşi are rădăcinile în latinescul „cadmia“ care înseamnă calamina de zinc şi în grecescul „Kadmeia“ care înseamnă pământ din Cadmeia, descoperit pentru prima dată în apropierea Tebei, oraş fondat de prinţul fenician Cadmus.

Cadmiul a fost folosit pentru prima dată în pictură în anul 1907, în Germania, iar timp de 100 de ani, Germania a fost sin- gurul producător important de cadmiu.

Proprietăţile chimice şi fizice ale cadmiului

Cadmiul este un element chimic din grupa metalelor de tranziţie, are numărul atomic 48 şi unitatea atomică de masă 112.41. Cadmiul funcţionează în combinaţii în stare de valenţă 2, face mulţi compuşi bivalenţi, iar în cea mai mare parte aceştia sunt anorganici. Simbolul chimic al cadmiului este Cd. Densitatea cadmiului este de 8,65g/cm3, duritatea 2. Cadmiul are un aspect argintiu metalic, este un metal moale, ductil, electropozitiv, structura cristalină este hexagonală, starea de agregare este solidă şi este foarte rezistent faţă de agenţii de coroziune. Cadmiul nu apare în mod natural, principalele minerale de cadmiu sunt greenochitul (sulfura de cadmiu CdS), având 77% cadmiu, otavitul (carbonat de cadmiu CdCO3) şi monteponitul (oxidul de cadmiu CdO). Greenochitul este singurul mineral care este aproape întotdeauna asociat cu sfaleritul (ZnS). Această asociere este cauzată de similitudinile geochimice dintre zinc şi cadmiu, ceea ce face ca separarea geologică să fie foarte greu de realizat. Cadmiul este un produs rezidual în urma prelucrării zincului. Acesta se găseşte în natură numai sub formă de combinaţii chimice (zinc, cupru şi plumb).

Principalii compuşi ai cadmiului sunt: carbonatul de cadmiu (CdCO3) - 172,41 greutatea moleculară, clorura de cadmiu (CdC12) - 183,32 greutate molecula-ră, fluorul de cadmiu (CdF2) - 150,40 greutatea moleculară, iodura de cadmiu (CdI2) - 366,21 greutate moleculară, oxidul de cadmiu (CdO) - 128,40 greutatea moleculară, selenatul de cadmiu (CdSeO4) - 191,36 greutate moleculară, sulfuratul de cadmiu (CdS) - 144.46 greutatea moleculară.

Punctul de topire al cadmiului este de 321,069ºC, 609,924ºF sau 594,219 K, iar punctul de fierbere este 767ºC, 1412,6ºF sau 1040,15 K. Cadmiul are 48 de protoni şi 64 de neutroni.

Praful de cadmiu are în componenţă mai mulţi compuşi ai acestuia, cum ar fi clorura de cadmiu. Fumul de cadmiu conţine particule minuscule de cadmiu sau oxid de cadmiu format în timpul arderii.

Când cadmiul ajunge în aerul umed, acesta îşi pierde strălucirea şi este imediat afectat de dioxidul de sulf şi de amoniacul ud. Acest metal este solubil în acizi, dar insolubil în apă.

Ionii de cadmiu sunt obţinuţi din soluţia de ioni şi formează compuşi insolubili, albi hidrataţi cu carbonaţi, fosfaţi, arsenite, oxalaţi şi ferocianuri.

Cadmiul este un metal insolubil în apă, clorura de cadmiu, care este un compus al acestuia este solubil în apă, acetonă, metanol şi etanol dar este insolubil în aer. Acetatul de cadmiu este solubil în apă şi alcool, bromura de cadmiu este solubilă în apă, alcool, moderat în acetonă şi puţin în aer, carbonatul de cadmiu este solubil în acizi diluaţi şi insolubil în aer, iar florura de cadmiu este solubilă în apă şi acizi şi este insolubilă în alcool şi în NH4OH (hidroxid de amoniu).

Utilizări ale cadmiului

Cadmiul se găseşte peste tot în mediul înconjurător, de la surse şi procese naturale, cum ar fi eroziunea şi abraziunea pietrelor şi a solurilor, la evenimente singulare, cum ar fi incendiile forestiere şi erupţiile vulcanice. Nivelul de cadmiu care se găseşte în atmosferă este de la 0,1 la 5,0 nanograme pe metru cub, în scoar- ţa Pământului este de la 0,1 la 0,5 micrograme pe gram, în sedimentele marine este de 1 microgram pe gram, în apa mării este de 0,1 micrograme pe litru.

Principala utilizare a cadmiului, aproximativ 50%, este în procesul de galvanizare a altor metale, în principal, este vorba despre oţel, fier şi cupru.

Cadmiul este folosit la obţinerea aliajelor (nichel, cupru, aur, argint, bismut şi aluminiu) şi are un punct de topire scăzut. Cadmiul este cel mai frecvent utilizat în fabricarea de baterii din nichel şi cadmiu, baterii reîncarcabile care se găsesc în telefoanele mobile şi în echipamentele fără fir.

Totodată, compuşii cadmiului sunt utilizaţi în fabricarea pigmenţilor şi coloranţilor (sulfura de cadmiu şi sulfoselenida de cadmiu), ca stabilizatori în materialele din plastic şi în electrozii bateriilor alcaline cu nichel şi cadmiu.

De asemenea, compuşii cadmiului sunt utilizaţi în imprimare, în industria textilă, în fotografie, în lasere, în semiconductori, în pirotehnie, în celulele solare, în contoare cu scintilaţie, ca neutroni absorbanţi în reactoarele nucleare, în amalgamele dentare, în fabricarea lămpilor fluorescente, în bijuterii, în gravură, în industria de automobile şi avioane, ca pesticide, catalizatori de polimerizare. Cad- miul este găsit şi în îngrăşămintele cu superfosfat.

Aproximativ 10% din consumul de cadmiu este produs din surse secundare, în principal de la praful generat de fier şi resturi de oţel prin reciclare. Bazinul râului Vilyuy, Siberia este un loc unde există cadmiu metalic.

Rapoartele britanice de explorare geologică au raportat în anul 2001 că cel mai mare producător de cadmiu este China, aproximativ 60% din producţia mondială de cadmiu, urmată de Coreea de Sud şi Japonia.

Bineînţeles că o cantitate foarte mare de cadmiu este eliberată în mediul înconjurător, aproximativ 25.000 de tone pe an.

Aproximativ jumătate din această cantitate de cadmiu este eliberată în râuri, prin alterarea rocilor şi în aer, prin incendiile forestiere şi erupţiile vulcanice, iar restul este eliberat din cauza activităţilor umane.

O parte din cantitatea de cadmiu produsă la nivel mondial, aproximativ 2000 de tone anual, este folosită în producerea pigmenţilor. Sulfatul de cadmiu sau roşul de cadmiu (Cd x CdSe) este un pigment intens de culoare roşu cald care variază ca tentă între roşu-orange până la maron şi este disponibil sub mai multe forme, deschise şi închise. Este un pigment puternic şi opac cu o bună putere de colorare şi o viteză redusă de uscare în culorile de ulei. În amestec cu alb, prinde o tentă de gri. Se amestecă bine şi cu galben de cadmiu, rezultând un portocaliu puternic. Pigmenţii de cadmiu au fost înlocuiţi în ultima vreme de către pigmenţii azo, pigmenţi similari ca şi rezistenţă la lumină dar care sunt mai ieftini şi nu sunt toxici. Nuanţele diferă în funcţie de producător. În culori, roşul de cadmiu este prezent în stare pură sau în amestec cu bariu. Amestecul cadmiu-bariu are aceeaşi stabilitate la lumină ca şi cadmiul pur dar are o putere de colorare redusă. Roşu de cadmiu este rezistent la lumină şi este prezent în majoritatea culorilor folosite în picturile murale. Roşul de cadmiu este cunoscut ca fiind cancerigen, extrem de toxic, dacă este inhalat şi relativ toxic, dacă este ingerat.

Efectele utilizării cadmiului asupra mediului înconjurător şi asupra sănătăţii populaţiei

Principala poartă de intrare a cadmiului în mediu este prin aer. În aer cadmiul ajunge sub forma de particule în urma emisiilor de la incinerarea deşeurilor, a emisiilor din metalurgie. Particulele de cadmiu pot fi transportate pe distanţe lungi, astfel că aria poluată se extinde foarte mult. Expunerea la acest metal se poate realiza în trei moduri, şi anume expunerea ocupaţională, expunerea datorită ingerării şi expunerea „ambientală“. Expunerea la cadmiu apare mai ales în locurile de muncă unde sunt fabricate produsele din cadmiu. Expunerea ocupaţională apare în combinatele de metalurgie neferoasă, în fabricile de baterii, în timpul sudurii. Persoanele care lucrează în topitorii, minerit, industria textilă, fabricarea aliajului din cadmiu, fabricarea bijuteriilor, fabricarea vitraliilor, industria recuperării deşeurilor, fabricarea bateriilor, prezintă un risc ridicat de expunere la cadmiu. Expunerea datorată ingerării apare în cazul consumului de alimente sau de apă contaminate cu cadmiu. Expunerea „ambientală“ apare în cazul în care aerul ambiental este poluat cu cadmiu, dar acest lucru este foarte puţin probabil. O altă sursă de expunere la cadmiu sunt ţigările. Fumul de tutun transportă cadmiul în plămâni. O altă sursă de contaminare a apei sunt ţevile de zinc în care se găseşte ca impuritate cadmiul. El este suspectat pentru posibile efecte cancerigene.

Emisiile crescute de cadmiu, din producţia, folosirea şi depozitarea deşeurilor, persistenţa de lungă durată în mediul înconjurător, absorbţia relativ rapidă a cadmiului şi acumularea acestuia în recoltele ulterior consumate, contribuie la potenţialul său periculos. Solurile pot fi contaminate din aer, prin apă, fertilizare sau prin utilizarea pesticidelor care conţin cadmiu, sau din deversarea deşeurilor care conţin acest metal. Râmele şi alte organisme esenţiale ale pământului sunt foarte susceptibile la otrăvirea cu cadmiu. Ele pot muri la o concentraţie foarte mică, iar acest lucru are consecinţe asupra structurii solului.

Când concentraţiile de cadmiu din sol sunt mari pot influenţa procesele micro-organismelor şi ameninţă întreg ecosistemul pământului. În ecosistemele acvatice, cadmiul se poate acumula în midii, scoici, creveţi, crabi şi peşti.

Organismele de apă sărată sunt mai rezistente la otrăvirea cu cadmiu decât organismele de apă dulce.

Expunerea la cadmiu datorată mediului poate apărea prin consumarea alimentelor de bază, în special seminţe, cereale şi legume cu frunze, ce absorb rapid cadmiul care apare în mod natural sau prin contaminarea solurilor cu mâl menajer, îngrăşăminte şi apă freatică poluată.

Inhalarea şi ingerarea sunt cele două modalităţi prin care populaţia intră în contact cu cadmiu.

Inhalarea gazelor sau al prafului de cadmiu de către persoanele care lucrează în rafinarea minereului sau în extragerea cadmiului din minereu, în galvanizare, în timpul încălzirii, sfărâmării, în cadrul operaţiunilor de sudură şi lipire care implică folosirea produselor metalice care conţin cadmiu, în producerea de pigmenţi cu conţinut de cadmiu şi în industria materialelor plastice este extrem de dăunătoare. Pe o perioadă scurtă de timp, aerul care conţine niveluri ridicate de cadmiu, provoacă stări asemănătoare gripei, frisoane, febră şi dureri musculare, apoi mai târziu, poate provoca afecţiuni pulmonare, dificultăţi de respiraţie, dureri în piept şi tuse, care pot duce la deces, în cazuri severe. Inhalarea aerului cu niveluri mai scăzute de cadmiu pe o perioadă mai lungă de timp poate duce la boli de rinichi si de oase.

Ingerarea de alimente şi băuturi care conţin cadmiu, utilizarea ustensilelor placate cu cadmiu din timpul gătitului, şi depozitarea sucurilor acidulate în recipiente de ceramică care conţin acest metal pot provoca toxicitate gastrointestinală. De asemenea, intoxicaţii orale acute au fost observate şi la cei care munceau în medii expuse prafului de cadmiu şi care foloseau măsuri de igienă adecvate. Consumul de alimente sau de băuturi contaminate cu niveluri ridicate de cadmiu poate provoca iritarea stomacului, crampe abdominale, greaţă, vărsături şi diaree, dureri de cap, inflamarea gâtului. Cantităţile mari de cadmiu pot afecta rinichii, ficatul şi inima şi, în cazuri severe, pot provoca chiar moartea.

Deşi compuşii cadmiului sunt relativ greu absorbiţi din tractul gastrointestinal, cazurile de toxicitate somatică care urmează ingestiei indică faptul că absorbţia metalului din tractul gastrointestinal poate apărea şi de aceea toţi compuşii cadmiului ar trebui consideraţi ca fiind potenţiali vătămători în caz de ingerare.

Cazurile de pneumonie acută galopantă şi de edem pulmonar, dar şi efectele neurotoxice care urmează expunerii la praf sau gaze care conţin cadmiu indică faptul că inhalarea compuşilor acestui metal trebuie luată în serios şi considerată potenţial fatală. Deşi absorbţia cadmiului la nivelulul epidermei nu pare importantă, iritaţii ale pielii pot fi cauzate de unii compuşi ai metalului.

Copiii expuşi la cadmiu prezintă aceleaşi simptome ca şi adulţii. Mici cantităţi de cadmiu pot fi găsite în laptele matern al femeilor care au fost expuse la mediu cu niveluri ridicate de cadmiu. Concentraţia de cadmiu la un nou născut este în medie cu 50% mai mică decât în sângele matern.

Inhalarea aerului contaminat cu cadmiu poate cauza cancer pulmonar, dar nu şi ingerarea de alimente sau băutură contaminate cu cadmiu.

În urma unor studii efectuate, organismul unui adult din UE absoarbe între 1,4-8 µg cadmiu pe zi. Se pare că absorbţia de cadmiu în organism tinde să fie mai mare la femei decât la bărbaţi. Concentraţiile de cadmiu din aer diferă în funcţie de mediul ambiental, în mediul urban este de 0,003-0,05 µg/m3, în mediul rural 0,001-0,005 µg/m3 şi până la 0,6 µg/m3 într-un mediu apropiat de surse directe cu cadmiu. De asemenea, ţigările au o contribuţie considerabilă la consumul de cadmiu (2-4 µg de cadmiu dintr-un pachet de ţigări). Cadmiul se acumulează în special în ficat şi în rinichi unde se produce metalotioneina.

Aproximativ 80-90% din cantitatea de cadmiu din organism este în strânsă legătură cu metalotioneina, o proteină citoplasmatică care are capacitatea de a bloca absorbţia sistemică a cuprului şi a cărei producţie intestinală este stimulată de către zinc.

De asemenea, glanda tiroidă, pancreasul şi glandele salivare acumulează cantităţi semnificative de cadmiu. Cadmiul este prima dată transportat către ficat prin sânge. Cadmiul se acumulează în rinichi unde afectează mecanismele de filtrare. Acest lucru provoacă excreţia de proteine şi zaharuri din corp şi mai departe provoacă vătămarea rinichilor. Durează foarte mult până când metalul acumulat în rinichi este eliminat din corpul uman prin urină. Alte efecte asupra sănătăţii provocate de prezenţa cadmiului în organism sunt: dificultăţi în procesul de reproducere şi chiar infertilitate, vătămarea sistemului imunitar, afecţiuni psihice şi posibila vătămare a ADN-ului sau dezvoltarea cancerului. În cazul intoxicaţiei acute cu cadmiu trebuie îndepărtat cât mai repede pacientul din zona contaminată sau inducerea de vărsături. Nu există tratament eficient dovedit pentru intoxicaţia cu cadmiu.

Studii medicale

În anul 1985 a fost realizat un studiu cu privire la incidenţa cancerului în rândul muncitorilor care lucrau cu cadmiu la o fabrică de baterii cu conţinut de nichel-cadmiu din Suedia. Grupul ţintă a fost de 522 de lucrători suedezi care au fost expuşi la cadmiu cel puţin un an de zile.

În urma studiilor realizate într-o perioadă de peste zece ani s-a ajuns la următoarele concluzii: din cei 522 de lucrători, 162 s-au îmbolnăvit de cancer de prostată, iar 195 de cancer pulmonar. Analizele au arătat că pe termen lung expunerea la cadmiu este asociată cu cancerul.