Кадмий. Его особенности влияния на человека и природу

 

 

 

 

 

 

 

          Кадмий. Его особенности влияния на человека и                                                                                                                                  природу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнила студентка  первого курса лечебного факультета 16 группы Чибисова Елизавета.

 

 

Содержание:

1)Введение

2)Химические и физические свойства кадмия

3)Роль и влияние кадмия в природе

4)Роль и влияние кадмия на человека

  5)Вывод

6)Использованная  литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История открытия кадмия.

Автором открытия кадмия в 1817 году считается  профессор Геттингенского университета Ф. Штромейер. Осенью 1817 г. При проверке некоторых аптек округа Магдебург в Германии был обнаружен оксид цинка, содержавший какую-то примесь. Окружной врач Ролов заподозрил присутствие в нем мышьяка и запретил продажу препарата. Владелец фабрики, выпускавшей оксид цинка, К. Германн не  согласился с решением и приступил к исследованию злополучного продукта. В результате своих исследований он выяснил, что вырабатываемый его фабрикой оксид цинка содержит примесь какого-то неизвестного металла. Полученные данные он опубликовал в апреле 1818 года в статье «О силезском оксиде цинка и о найденном в нем вероятно еще низвестном металле». Одновременно было опубликовано благоприятное заключение Ф. Штромейера, который подтвердил выводы Германна и предложил назвать новый металл кадмием.

Химические и физические свойства кадмия.

Кадмий — серебристо-белый мягкий металл с гексагональной решёткой. Если кадмиевую палочку изгибать, то можно услышать слабый треск — это трутся друг о друга микрокристаллы металла (так же трещит и пруток олова). Кадмий расположен в одной группе периодической системы с цинком и ртутью, занимая промежуточное место между ними, поэтому некоторые химические свойства этих элементов сходны. Так, сульфиды и оксиды этих элементов практически нерастворимы в воде. С углеродом кадмий не взаимодействует и карбидов не образует.

Кадмий (Cd) во многом схож с цинком по своим химическим и физическим свойствам и встречается вместе с ним в природе. В минералах и рудах кадмий и цинк обычно присутствуют в соотношении от 1:100 до 1:1000. 
      
Кадмий обладает высокой устойчивостью к коррозии и давно используется для гальванического покрытия других металлов, в основном стали и железа. Болты, гайки, крепежные и прочие детали самолетов и транспортных средств часто покрывают кадмием с целью защиты их от коррозии. Следует, тем не менее, отметить, что в настоящее время лишь 8% от всего очищенного кадмия используется для гальваностегии и противокоррозионных покрытий. Соединения кадмия (30% в развитых странах) используются в качестве красителей и стабилизаторов в пластмассах; кадмий включают также в состав некоторых сплавов (3%). Все шире применяется кадмий для производства батареек многоразового использования, например, для мобильных телефонов (в 1994 году 55% всего кадмия было использовано именно в батарейках). 
     Кадмий в природе. 
Кадмий встречается в различных неорганических солях. Прежде всего следует упомянуть стеарат кадмия, используемый в качестве термостабилизатора в поливинилхлоридных пластмассах (ПВХ). Сульфид кадмия исульфоселенид кадмия применяются как соответственно желтый и красный красители в производстве пластмасс и красок. Сульфид кадмия употребляется также в фотоэлементах и солнечных батареях. Хлорид кадмияимеет широкий спектр применения: его применяют в качестве фунгицида, он является одним из ингредиентов гальванических растворов, его используют в пиротехнике (для цветовых эффектов), в лужении, в протравливании и крашении тканей. Он также используется в производстве некоторых типов фотопленки и специальных зеркал и покрытий для электронно-вакуумных трубок. Оксид кадмия применяется в гальваностегии, он же является одним из исходных компонентов для синтеза термостабилизаторов ПВХ, входит в состав серебряных сплавов, люминесцентных покрытий, полупроводников и глазурей для стекла и керамики. 
      
Кадмий может представлять определенную экологическую опасность. Во многих странах были приняты законодательные акты, направленные на сокращение использования кадмия и, соответственно, его распространения в окружающей среде.

Кадмий и человек.

Острые отравления 
Вдыхание кадмий-содержащих веществ в концентрациях, превышающих 1 мг  , в течение 8 часов, либо - в особо высоких концентрациях за меньшее время, может приводить к развитию химического пневмонита, а в особо серьезных случаях - к отеку легких. Как правило, симптомы проявляются через 1 - 8 часов после контакта с веществом. Они напоминают грипп и схожи с симптомами лихорадки, возникающей от вдыхания металлсодержащих паров. Более серьезные симптомы химического пневмонита и отека легких могут иметь латентный период длительностью до 24 часов. Через 4 - 7 дней иногда наступает летальный исход. Контакт с высокими концентрациями кадмия в воздухе (более 5 мг  ) чаще всего происходит в помещениях, где производятся плавильные, сварочные и паяльные работы с кадмием. Потребление напитков, загрязненных кадмием в концентрациях свыше 15 мг Cd/л, приводит к возникновению симптомов пищевого отравления, таких как тошнота, рвота, боли в животе и иногда понос. В пищу кадмий может попасть через посуду, покрытую кадмийсодержащей эмалью, либо же из сварных швов в автоматах-дозаторах для продажи горячих и холодных напитков. У животных парентеральное введение кадмия в дозах, превышающих 2 мг Cd/кг живого веса, вызывает омертвение ткани семенников. У людей подобных эффектов не наблюдалось. 
      
Хронические отравления 
Хронические отравления кадмием наблюдаются при продолжительном профессиональном контакте с парами или пылью, содержащими оксиды и стеараты кадмия. Хроническое отравление кадмием может вызывать местные патологии дыхательного тракта, либо же поглощение кадмия организмом может вызывать системные изменения, в том числе почечные заболевания с протеинурией и анемией. Болезнь легких в форме эмфиземы является главным симптомом при контакте с воздухом, сильно насыщенным кадмием, тогда как почечные расстройства и недостаточность регулярно возникают при продолжительной работе в помещении с более низкой концентрацией кадмия в воздухе или при употреблении пищи, содержащей кадмий. Слабая гипохромовая анемия часто встречается у рабочих, имеющих дело с большими дозами кадмия. Она может возникать как в результате разрушения красных кровяных телец, так и по причине недостатка железа в организме. При контакте с высокими концентрациями кадмия наблюдается также пожелтение оснований зубов и потеря обоняния (анозмия). 
      
Эмфизема легких является вероятным результатом продолжительного воздействия воздуха с концентрацией кадмия, превышающей 0,1 мг  . Установлено, что воздействие на организм концентраций кадмия, приблизительно равных 0,02 мг 
 в течение более 20 лет может вызвать определенные легочные расстройства. Эмфизема легких, вызванная кадмиевым отравлением, снижает работоспособность и может стать причиной инвалидности и сокращения жизни. При продолжительном контакте с малыми дозами кадмия основным критическим органом (т.е. органом, который наиболее подвержен отрицательному воздействию) являются почки. Кадмий накапливается в почечной коре. Ранее было установлено, что концентрации, превышающие 200 мкг Cd/г влажного веса, вызывают функциональное расстройство каналов, ухудшая тем самым процесс обратного всасывания белков из мочи. Это вызывает протеинурию каналов с повышенным выделением протеинов с низкой молекулярной массой, таких как , -1-микроглобулин (протеин НС), -2-микроглобулин и ретинолсвязующий белок (RTB). Тем не менее, недавние научные исследования позволяют предполагать, что повреждение каналов может возникать и при более низкой концентрации кадмия в коре почек. По мере усиления функционального расстройства почек вместе с мочой организм теряет аминокислоты, глюкозу и неорганические вещества, содержащие такие элементы, как кальций и фосфор. Повышенное выделение кальция и фосфора может нарушить костный метаболизм, а кроме того, у рабочих, имеющих дело с кадмием, часто возникает мочекаменная болезнь. Почечные гломерулы могут быть также поражены после продолжительного контакта со средними и высокими дозами кадмия, что влечет за собой снижение их фильтрационной способности. В особых случаях развивается уремия. Недавние исследования показали, что функциональные расстройства гломерул необратимы и степень их зависит от полученной дозы. При серьезных хронических отравлениях кадмием развивается остеомалакия.  
 
Для предотвращения функциональных почечных расстройств, о которых ясно свидетельствует -2-микроглобулинурия - в особенности если профессиональный контакт с кадмийсодержащими парами и пылью длится на протяжении 25 лет (при 8-часовом рабочем дне и 225 рабочих днях в году) - рекомендуется поддерживать средний уровень концентрации кадмия в воздухе рабочего помещения не выше 0,01  . 
      
У основной части населения отравление чрезмерной дозой кадмия возникает вследствие употребления в пищу загрязненного риса и других продуктов, а также через воду. В Японии в зонах повышенного контакта с кадмием распространилось заболевание итай-итай - болезненная разновидность остеомалакии с многочисленными переломами, возникающего одновременно с функциональным расстройством почек. Хотя патогенез заболевания итай-итай до сих пор является предметом спора ученых, принято считать, что кадмий является одним из необходимых этиологических факторов. Следует подчеркнуть, что вызванные кадмием почечные нарушения необратимы и могут прогрессировать даже после прекращения контакта с ним.  
      
Кадмий и рак 
Некоторые эпидемиологические исследования у рабочих, контактирующих с кадмием, указывают на прямую связь между реакцией организма на различную степень отравления кадмием и возросшей смертностью в результате рака легких. 
      
Точное определение такой зависимости затруднено, т.к. одновременно рабочие подвергаются воздействию других металлов, которые являются либо могут являться канцерогенами. Тем не менее дальнейшее изучение влияния кадмия на контактирующих с ним рабочих не подтвердило предполагавшуюся ранее роль элемента в возросшем числе летальных исходов в результате рака предстательной железы. В 1993 году МАИР признала опасность заболевания раком у рабочих, имеющих дело с кадмием, и заключила, что кадмий должен быть отнесен к разряду канцерогенов для человека. Дополнительные эпидемиологические исследования дали несколько противоречивые результаты. Таким образом, возможная канцерогенность кадмия остается невыясненной. Несмотря на это, очевиден тот факт, что кадмий обладает сильными канцерогенными свойствами в экспериментах над животными.

Вывод. 
При продолжительном контакте с кадмием, попадающим в организм через воздух или пищу, основным критическим органом является кора почек. Критическая концентрация оценивается на уровне приблизительно 200 мкг Cd/г влажного веса, но может быть и ниже, как сказано ранее. Для того, чтобы поддерживать концентрацию кадмия в коре почек ниже указанного уровня, даже если рабочему приходится контактировать с ним на протяжении всей жизни, средняя концентрация кадмия в помещении (при 8-часовом рабочем дне) не должна превышать 0,01 мг  .  
      
Для сведения к минимуму уровня концентрации кадмия в рабочем помещении необходимо разработать технологические процессы и операции, позволяющие снизить выброс кадмиевых паров и пыли в атмосферу, а также, если позволяют условия, использовать вытяжную вентиляцию, которая бы собирала и отфильтровывала пыль. Там, где нельзя применить соответствующую вентиляцию (например, во время сварки или резки), люди должны работать в респираторах, и в таких помещениях необходимо периодически проверять концентрацию кадмия в атмосфере. При опасности попадания на кожу различных летящих частиц, химических брызг, лучистого тепла и т. д. (например, около гальванизационных резервуаров и печей), рабочие должны носить соответствующую непроницаемую одежду, которая также защищала бы глаза, лицо и руки. На предприятиях должны быть предусмотрены необходимые условия, позволяющие рабочим в обязательном порядке мыть руки перед едой, а также мыться целиком и менять одежду по окончании рабочего дня. Необходимо ввести запрет на курение, еду и питье на рабочем месте. Попадание кадмиевой пыли в легкие вместе с табачным дымом в рабочем помещении может являться серьезным источником поражения организма. Нельзя проносить сигареты и трубки в рабочее помещение. Загрязненный воздух должен отфильтровываться через вытяжное устройство, а персонал, ответственный за смену коллекторов и фильтров, во время данных операций обязан работать в респираторах.  
      
Чтобы убедиться в отсутствии чрезмерного накопления кадмия в почках, необходимо регулярно проверять уровень его содержания в крови и моче. Уровень содержания кадмия в крови служит главным образом показателем его воздействия на организм в течение последних нескольких месяцев, но по нему можно также определить пул кадмия в организме спустя несколько лет после прекращения контакта данным элементом. Приблизительный критический уровень концентрации кадмия при регулярном контакте с ним в течение длительного периода составляет 100 нмоль Cd/л при общем анализе крови. Определение содержания кадмия в моче позволяет установить кадмиевый пул организма при условии отсутствия почечных заболеваний. ВОЗ определила уровень креатинина в 10 нмоль/ммоль как концентрацию, ниже которой функциональное расстройство почек не должно возникать. Однако недавние научные исследования показали, что почечная дисфункция может проявляться уже при показателе, равном приблизительно 5 нмоль/ммоль креатина.  
      
Поскольку именно при вышеуказанных показателях крови и мочи было отмечено вредное действие кадмия на почки, рекомендуется проводить обследование в тех случаях, когда отдельные концентрации кадмия превышают 50 нмоль/л в цельной крови, либо 3 нмоль/ммоль креатина в моче. Необходимо проводить предварительный медицинский осмотр лиц, которые в ходе своей дальнейшей профессиональной деятельности могут подвергаться воздействию кадмийсодержащих испарений или пыли. Люди с различными дыхательными и почечными расстройствами должны избегать подобного рода работы. Медицинский осмотр рабочих, имеющих дело с кадмием, следует проводить по меньшей мере раз в год. У лиц, работающих с кадмием в течение длительного периода, необходимо регулярно проверять количественное содержание в моче -2-микроглобулина или других показательных белков с низкой молекулярной массой. Концентрация -2-микроглобулина в моче в норме не должна превышать 34 мкг/ммоль креатина.

 

 

 

 

Использованная  литература:

http://www.masters.donntu.edu.ua/2010/feht/farafonova/library/article.html