В каких из перечисленных продуктов содержание кадмия максимальное
Обратно в Пищевые загрязнители
химические
Название элемента кадмий при переводе греческого языка означает цинковая руда, что указывает на его происхождение (впервые открыт и выделен из цинковой руды). В последние десятилетия благодаря активной деятельности человека токсикологическое значение кадмия серьезно возросло. Если заболевания связанные с отравлением кадмием ранее имели ограниченный характер (например, в зонах добычи и переработки), то сейчас он носят настолько массовый характер, что в США в рамках оценки здоровья населения проводится ежегодное исследование мочи на его содержание.
Кадмий является одним из ярких отрицательных примеров, когда именно деятельность человека привела к его широкому распространению в окружающей среде (антропогенный вклад в три раза превышает вклад естественных источников). Наибольшие поступления кадмия в окружающую среду связаны с металлургической промышленностью, мусороперерабатывающих заводов, и даже с деятельностью конкретного человека (вспомните, когда Вы последний раз правильно утилизировали никель-кадмиевые аккумуляторы, а ведь каждый выброшенный аккумулятор – это нагрузка кадмием на окружающую среду).
Суточное поступление кадмия обычно составляет от 10 до 35 мкг, с пищевыми продуктами поступает более 90% всего кадмия. Допустимая суточная доза (безопасная для здоровья) для кадмия составляет немногим больше – всего 70 мкг (по гигиеническим меркам запас не очень большой). Всасывание кадмия происходит в желудочно-кишечном тракте человека, при этом на всасывание влияют химическая форма кадмия, возраст человека, наличие дефицита макро и микроэлементов (кальция, железа, цинка), а также дефицита белка.
Кадмий относятся к сильно ядовитым веществам, его смертельная доза для человека составляет 150 мг/кг массы тела. Поведение кадмия в организме человека характеризуется чрезвычайно большим периодом полувыведения (в среднем 25 лет), накоплением в основном в печени и почках (до 80 %); ингибированием синтеза ДНК, белков и нуклеиновых кислот; влиянием на активность ферментов и интенсивным взаимодействием с другими двухвалентными металлами (цинк, кальций, железо, селен, кобальт).
Как и многие другие тяжелые металлы, кадмий имеет отчетливую тенденцию к накоплению в организме — период его полувыведения составляет 10-35 лет. К 50 годам его общее весовое содержание в теле человека может достигать 30-50 мг. Главным «хранилищем» кадмия в организме служат почки (30-60% всего количества) и печень (20-25%). Остальной кадмий находится в поджелудочной железе, селезенке, трубчатых костях, других органах и тканях. В основном кадмий находится в организме в связанном состоянии — в комплексе с белком-металлотионеином (являющимся, таким образом естественной защитой организма, по последним данным альфа-2 глобулин также связывает кадмий), и в таком виде он менее токсичен, хотя и далеко не безвреден. Даже «связанный» кадмий, накапливаясь годами способен привести к неприятностям со здоровьем, в частности к нарушению работы почек и повышенной вероятности образования почечных камней. К тому же часть кадмия остается в более токсичной ионной форме.
Также кадмий способен проникать через плацентарный барьер, при этом кадмий обладает выраженным тератогенным действием, обусловленным нарушением поступления в плод некоторых необходимых элементов (цинка). Такие свойства кадмия, а также большой период выведения указывают на недопустимость приема сколько-нибудь значимых хронических или острых токсических доз кадмия не только во время беременности, но и фактически с момента рождения девочки до окончания репродуктивного возраста женщины. В случае невыполнения этого условия риск повреждения плода резко возрастает.
Существует две возможных причины повышенного содержания кадмия в пищевых продуктах. Во-первых, это может произойти в результате попадания его из окружающей среды. Такое происходит, когда для выращивания сельскохозяйственных культур или животных используют территории, загрязненные кадмием. В этом случае группой риска являются овощи, фрукты, мясо, молоко. Пшеница содержит кадмия втрое больше, чем рожь. Кадмий накапливается, в первую очередь, в грибах, во многих растениях (особенно зерновых, овощных и стручковых культурах, а также орехах) и животных (прежде всего, водных). В растения тяжелый металл проникает из почвы. Одним почвам изначально свойственно повышенное содержание кадмия, другие загрязнены промышленными отходами или обработаны удобрениями, содержащими кадмий. Кадмия естественного в пищевых продуктах содержится примерно в 5—10 раз меньше, чем свинца. Повышенные концентрации его наблюдаются в какао-порошке (до 0,5 мг/кг), почках животных (до 1,0 мг/кг) и рыбе (до 0,2 мг/кг).
Во-вторых, кадмий может попадать в пищевой продукт из упаковки (характерно для консервов, особенно выполненных из неразрешенных для контакта с пищевыми продуктами материалов) или в процессе приготовления пищевого продукта (при неправильном использовании посуды с цветными рисунками, например – кадмий входит в состав окрашивающих веществ; или при ремонте посуды при помощи кадмий-содержащих припоев).
Острое отравление кадмием проявляется в основном диспепсическими явлениями – тошнотой, рвотой, диареей, спазмами. В тяжелых случаях может человек может перейти в шоковое состояние.
Хронические отравления кадмием характеризуются остеопорозом, нарушением работы почек, развитием систолической гипертензии и анемии. При диагностике обращают внимание на «кадмиевый» ренит, неврологические симптомы (приступы головных болей, головокружения, усиление коленного рефлекса, тремор, дермографизм и др.), нефропатию с характерной протеинурией, возникновением болезни итаи-итаи (характеризуется деформацией скелета с существенным уменьшением роста, наличием поясничных болей, болью в мышцах ног, утиной походкой.).
В основных пищевых продуктах содержание кадмия регламентировано на уровне от 0,05 до 0,2 мг/кг. Отдельную группу риска составляют курящие люди, — в одной пачке сигарет может находиться до 1 мкг кадмия.
Обратно в Пищевые загрязнители
Европейское управление по безопасности продуктов питания рекомендует более строго ограничить поступление кадмия в организм человека.
Кадмий — это природный тяжелый металл, способный накапливаться в живых организмах. В организм человека кадмий попадает в основном с пищей и водой, хотя есть и иные источники поступления этого микроэлемента — например, табачный дым. Кадмий накапливается в трубчатых костях, поджелудочной железе, селезенке, но, прежде всего, в печени и особенно в почках, причем период его полувыведения из организма составляет от 10 до 30 лет.
При достижении определенной концентрации кадмий способен вызывать тяжелые дисфункции. О том, какова же эта предельно допустимая концентрация, и вели речь эксперты, съехавшиеся на днях в Берлин. На конференции Европейское управление по безопасности продуктов питания (EFSA) и немецкий Федеральный институт по оценке рисков (BfR) представили свои новые цифры, существенно отличающиеся от прежних. Если до сих пор медики исходили из того, что безопасным является поступление в организм до семи микрограммов кадмия в неделю на один килограмм живого веса, то теперь этот показатель понижен до 2,5 микрограммов.
«Однако это не повод для тревоги, — говорит директор берлинского Института по оценке рисков Андреас Хензель (Andreas Hensel). — Ведь концентрация кадмия в наших продуктах питания и в почве на наших полях не изменилась, изменилось лишь наше отношение к ней. Теперь мы оцениваем ее строже, поскольку пришли к выводу, что наши прежние рекомендации законодателям содержали завышенные цифры».
Кадмий вездесущ
Пшеница содержит кадмия втрое больше, чем рожь
Кадмий накапливается, в первую очередь, в грибах, во многих растениях (особенно зерновых, овощных и стручковых культурах, а также орехах) и животных (прежде всего, водных). В растения тяжелый металл проникает из почвы. Одним почвам изначально свойственно повышенное содержание кадмия, другие загрязнены промышленными отходами или обработаны удобрениями, содержащими кадмий. Вместе с водой и питательными веществами корни растений всасывают и кадмий.
«А затем многое зависит от вида растения, от того, сколько кадмия из стебля попадает в листья и в плодовые тела, — говорит Маркус Шварц (Markus Schwarz), биохимик Института исследования и экспертизы опасных материалов (FoBiG) во Фрайбурге. — Тут имеются большие различия». Так, килограмм пшеницы содержит в среднем 30 микрограммов кадмия, а рожь — втрое меньше.
По поручению Федерального института по оценке рисков Маркус Шварц вычислил, сколько кадмия потребляют с пищей жители Германии. У него получилось, что среднестатистический едок получает 58 процентов той дозы кадмия, превышение которой чревато негативными последствиями для здоровья.
Негативная сторона вегетарианства
Вегетарианская пища — не обязательно здоровая
По словам ученого, сегодня жители страны потребляют в среднем 1,8 микрограмма кадмия в неделю на килограмм веса тела — это на добрую треть меньше новой нормы, не говоря уже про старую. Правда, у вегетарианцев, основу питания которых составляют овощи и зерновые, этот показатель гораздо выше — в среднем по Европе он составляет 5,4 микрограмма, что более чем вдвое превышает рекомендованную цифру. Правда, само Европейское управление по безопасности продуктов питания признает, что даже при таких дозах кадмия риск для здоровья все же крайне мал.
Тем не менее, эксперты призывают добиваться снижения концентрации тяжелого металла в почве и требуют введения новых, более строгих норм содержания кадмия в минеральных удобрениях. «Там же, где почва уже сильно загрязнена, есть смысл подумать о перепрофилировании, — говорит Андреас Хензель. — Конечно, если кадмий уже в почве, он никуда оттуда так быстро не денется. Но ведь вовсе необязательно пасти на таких полях коров или выращивать там пищевые и кормовые культуры. На этих площадях можно возделывать и технические культуры — например, для производства биотоплива».
Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева
Запрос «Cd» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
| Кадмий | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Серебро | Индий → | ||||
| ||||
| Мягкий ковкий серебристо-серый металл | ||||
Элементарный кадмий | ||||
| Название, символ, номер | Ка́дмий / Cadmium (Cd), 48 | |||
| Атомная масса (молярная масса) | 112,411(8)[1] а. е. м. (г/моль) | |||
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d10 5s2 | |||
| Радиус атома | 154 пм | |||
| Ковалентный радиус | 148 пм | |||
| Радиус иона | (+2e) 97 пм | |||
| Электроотрицательность | 1,69 (шкала Полинга) | |||
| Электродный потенциал | −0,403[2] | |||
| Степени окисления | 2 | |||
| Энергия ионизации (первый электрон) | 867,2 (8,99) кДж/моль (эВ) | |||
| Плотность (при н. у.) | 8,65 г/см³ | |||
| Температура плавления | 594,1 K (321 °C) | |||
| Температура кипения | 1038 K (764,85 °C) | |||
| Уд. теплота плавления | 6,11 кДж/моль | |||
| Уд. теплота испарения | 59,1 кДж/моль | |||
| Молярная теплоёмкость | 26,0[2] Дж/(K·моль) | |||
| Молярный объём | 13,1 см³/моль | |||
| Структура решётки | гексагональная | |||
| Параметры решётки | a=2,979 c=5,618 Å | |||
| Отношение c/a | 1,886 | |||
| Температура Дебая | 209 K | |||
| Теплопроводность | (300 K) 96,9 Вт/(м·К) | |||
| Номер CAS | 7440-43-9 | |||
Ка́дмий — элемент двенадцатой группы (в устаревшей классификации — побочной подгруппы второй группы), пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 48. Обозначается символом Cd (лат. Cadmium). Простое вещество кадмий при нормальных условиях — мягкий ковкий тягучий переходный металл серебристо-белого цвета. Устойчив в сухом воздухе, во влажном на его поверхности образуется плёнка оксида, препятствующая дальнейшему окислению металла. Кадмий и многие его соединения ядовиты.
История открытия[править | править код]
Открыт немецким профессором Ф. Штромейером в 1817 году. Провизоры Магдебурга при изучении оксида цинка ZnO заподозрили в нём примесь мышьяка. Штромейер выделил из ZnO коричнево-бурый оксид, восстановил его водородом и получил серебристо-белый металл, который получил название кадмий.
Происхождение названия[править | править код]
Штромейер назвал кадмий по греческому названию руды, из которой в Германии добывали цинк, — καδμεία. В свою очередь, руда получила своё название в честь Кадма, героя древнегреческой мифологии.
Нахождение в природе[править | править код]
Среднее содержание кадмия в земной коре — 130 мг/т, в морской воде — 0,11 мкг/л. Кадмий относится к редким, рассеянным элементам: он содержится в виде изоморфной примеси во многих минералах и всегда в минералах цинка. Известно всего лишь 6 кадмиевых минералов. Весьма редкими минералами кадмия являются гринокит CdS (77,8 % Cd), хоулиит (то же), отавит CdCO3, монтепонит CdO (87,5 % Cd), кадмоселит CdSe (47 % Cd), ксантохроит CdS(H2O)х (77,2 % Cd). Основная масса кадмия рассеяна в большом числе минералов (более 50), преимущественно в сульфидах цинка, свинца, меди, железа, марганца и ртути. Максимальная концентрация отмечена в минералах цинка и, прежде всего, в сфалерите (до 5 %). В большинстве же случаев содержание кадмия в сфалерите не превышает 0,4—0,6 %. В других сульфидах, например, в станине содержание кадмия — 0,003—0,2 %, в галените — 0,005—0,02 %, в халькопирите — 0,006—0,12 %; из этих сульфидов кадмий обычно не извлекается.
Кадмий не образует самостоятельных месторождений, а входит в состав руд месторождений других металлов. Относительно высоко содержание кадмия в рудах среднетемпературных свинцово-цинковых и частично медно-колчеданных месторождений.
Почва содержит 0,06 мг/кг, глина — 0,3 мг/кг.
Нахождение в продуктах[править | править код]
ПДК кадмия в воде согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения» — 1 мкг/л
Ископаемый уголь, древесный уголь, ПЭТ тара, древесные гранулы пеллеты (до 0,5 мг/кг), рыба (0,2 мг/кг), какао-порошок (0,5 мг/кг), почки животных (1 мг/кг), рис (0,06 мг/кг), сигарета (0,002 мг/кг), пшеничный хлеб (0,03 мг/кг), маргарин (0,042 мг/кг), говядина/свинина (0,016 мг/кг), креветки (1,2 мг/кг)[3][4][5]
Получение[править | править код]
Единственный минерал, который представляет интерес в получении кадмия — гринокит, так называемая «кадмиевая обманка». Его добывают вместе со сфалеритом при разработке цинковых руд. В ходе переработки кадмий концентрируется в побочных продуктах процесса, откуда его потом извлекают. В настоящее время производится около 20000 тонн кадмия в год.[6]
Физические свойства[править | править код]
Кадмий — серебристо-белый мягкий металл с гексагональной решёткой. Температура плавления — 321 °C, температура кипения — 770 °C. Если кадмиевую палочку изгибать, то можно услышать слабый треск — это трутся друг о друга микрокристаллы металла (так же трещит и пруток олова); любые примеси в металле уничтожают этот эффект. Кадмий твёрже олова, но мягче цинка — его можно резать ножом. При нагревании выше 80 °C кадмий теряет упругость до такой степени, что его можно истолочь в порошок.
Химические свойства[править | править код]
Кадмий расположен в одной группе периодической системы с цинком и ртутью, занимая промежуточное место между ними, поэтому некоторые химические свойства этих элементов сходны. На воздухе кадмий устойчив и не утрачивает металлического блеска. Вступает в реакцию с кислородом лишь при нагревании до 350 °C с образованием оксида кадмия . Сульфиды и оксиды этих элементов практически нерастворимы в воде. С углеродом кадмий не взаимодействует и карбидов не образует[7]. Вступает в реакции с кислотами-неокислителями выделяя водород:
Сплавы[править | править код]
Кадмий используется как компонент твёрдых припоев (сплавов на основе серебра, меди, цинка) для снижения их температуры плавления. Около 10 % производимого кадмия — компонент ювелирных и легкоплавких сплавов. Сплав кадмия с золотом имеет зеленоватый цвет[8][9].
Защитные покрытия[править | править код]
40 % производимого кадмия используется для нанесения антикоррозионных покрытий на металлы. Кадмирование стальных деталей даёт большую устойчивость против коррозии, особенно в морской воде.
Кадмирование — это электролитическая процедура нанесения кадмиевых покрытий на поверхность металлоизделий. Кадмием покрывают высокоуглеродистые, инструментальные и нержавеющие стали, а кадмирование хлористо-аммонийное наносят на высокопрочные стали.
Химические источники тока[править | править код]
Около 20 % кадмия идёт на изготовление кадмиевых электродов, применяемых в аккумуляторах (никель-кадмиевых и серебряно-кадмиевых), нормальных элементах Вестона, в резервных батареях (свинцово-кадмиевый элемент, ртутно-кадмиевый элемент) и др[10].
Пигменты[править | править код]
Около 20 % кадмия используется для производства неорганических красящих веществ (сульфиды и селениды, смешанные соли, например, сульфид кадмия — кадмий лимонный).
Цена[править | править код]
Цена на кадмий в августе 2011 года составила примерно $3 за 1 кг[11].
Другие сферы применения[править | править код]
- Сульфид кадмия применяется для производства плёночных солнечных батарей с КПД около 10—16 %, а также как очень хороший термоэлектрический материал.
- Кадмий используется как компонент полупроводниковых материалов и люминофоров.
- Кадмий очень хорошо захватывает тепловые нейтроны (среднее сечение радиационного захвата тепловых нейтронов изотопом 114Cd составляет 20600 барн)[12]. Поэтому кадмий служит для изготовления регулирующих стержней для атомных реакторов и в качестве защиты от нейтронов. Иногда эти свойства используются в экспериментальных моделях противоопухолевой терапии (нейтрон-захватная терапия).
- Фтороборат кадмия — важный флюс, применяемый для пайки алюминия и других металлов.
- Теплопроводность кадмия вблизи абсолютного нуля — наивысшая среди всех металлов, поэтому кадмий иногда применяется для криогенной техники.
- Экранирование гамма-спектрометров от естественного радиационного фона: «свинцовый домик», в котором располагается спектрометрический датчик, выстилается изнутри медным и кадмиевым слоями для экранирования паразитного излучения свинца, искажающего гамма-спектр измеряемого вещества.
Ограничение применения[править | править код]
В 2016 году принят Технический регламент Евразийского экономического союза «Об ограничении применения опасных веществ в изделиях электротехники и радиоэлектроники» (ТР ЕАЭС 037/2016)[13], по которому содержание кадмия в изделиях электротехники и радиоэлектроники не должно превышать 0,01 % по весу однородного материала (Приложение N 2). В Европейском союзе действует аналогичная директива RoHS, существенно ограничивающая использование кадмия.
Физиологическое действие[править | править код]
Кадмий и многие его соединения ядовиты[14] (в больших концентрациях). Особенно опасным случаем является вдыхание паров его оксида (CdO)[15]. Вдыхание в течение 1 минуты воздуха с содержанием 2,5 г/м3 оксида кадмия, или 30 секунд при концентрации 5 г/м3 является смертельным[16]. Кадмий является канцерогеном[17].
В качестве первой помощи при остром кадмиевом отравлении рекомендуется свежий воздух, полный покой, предотвращение охлаждения. При раздражении дыхательных путей — тёплое молоко с содой, ингаляции 2%-ным раствором NaHCO3. При упорном кашле — кодеин, дионин, горчичники на грудную клетку, необходима врачебная помощь. Противоядием при отравлении, вызванном приёмом внутрь кадмиевых солей, служит альбумин с карбонатом натрия[16].
Острая токсичность
Пары кадмия, многие его соединения токсичны, что связано, в частности, с его способностью связывать серосодержащие ферменты и аминокислоты.
Симптомы острого отравления кадмием — рвота и судороги.
Хроническая токсичность
Кадмий — кумулятивный яд (способен накапливаться в организме).
Санитарно-экологические нормативы
В питьевой воде ПДК для кадмия 0,001 мг/дм³ (СанПиН 2.1.4.1074-01).
Механизм токсического действия[править | править код]
Механизм токсического действия кадмия заключается, по-видимому, в связывании карбоксильных, аминных и особенно сульфгидрильных групп белковых молекул, в результате чего угнетается активность ферментных систем[16].
Растворимые соединения кадмия после всасывания в кровь поражают центральную нервную систему, печень и почки, нарушают фосфорно-кальциевый обмен. Хроническое отравление приводит к анемии и разрушению костей.
Кадмий в норме в небольших количествах присутствует в организме здорового человека. Кадмий легко накапливается в быстроразмножающихся клетках (например, в опухолевых или половых). Он связывается с цитоплазматическим и ядерным материалом клеток и повреждает их. Он изменяет активность многих гормонов и ферментов. Это обусловлено его способностью связывать сульфгидрильные (-SH) группы.
Изотопы[править | править код]
Из восьми природных изотопов кадмия шесть стабильны, для двух изотопов обнаружена слабая радиоактивность. Это 113Cd (изотопная распространённость 12,22 %, бета-распад с периодом полураспада 7,7⋅1015 лет) и 116Cd (изотопная распространённость 7,49 %, двойной бета-распад с периодом полураспада 3,0⋅1019 лет).
Примечания[править | править код]
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
- ↑ 1 2 Химическая энциклопедия: в 5 томах / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 280. — 671 с. — 100 000 экз.
- ↑ Кадмий в продуктах питания
- ↑ Кадмий
- ↑ Про Кадмий
- ↑ https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0016/123073/AQG2ndEd_6_3Cadmium.PDF
- ↑ Химия кадмия. — Описание соединений кадмия, его открытия и т.п.. Дата обращения 16 мая 2010.
- ↑ Золото — какой цвет в моде
- ↑ Ювелирное дело » Сплавы драгоценных металлов
- ↑ Кадмий // Казахстан. Национальная энциклопедия. — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. III. — ISBN 9965-9746-4-0.
- ↑ Free Cadmium Price Charts (англ.)
- ↑ ВВЭР-1000: физические основы эксплуатации, ядерное топливо, безопасность / А.М.Афров, С.А.Андрушечко, В.Ф. Украинцев и др. — М.: Университетская книга, Логос, 2006. — С. 45.
- ↑ ТР ЕАЭС 037/2016. Решение Совета Евразийской экономической комиссии от 18 октября 2016 года N 113. Дата обращения 19 апреля 2019.
- ↑ Ковальский В.В., Воробьёва Р.С., Рубцов А.Ф. Кадмий // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б.В. Петровский. — 3 изд. — Москва : Советская энциклопедия, 1979. — Т. 10. Кабаков — Коалесценция. — 528 с. — 150 300 экз.
- ↑ Кадмий. — Кадмий на сайте «Справочник химика». Дата обращения 16 мая 2010.
- ↑ 1 2 3 Токсичность кадмия и его соединений :: Охрана труда в металлургии
- ↑ McDonald‘s отзывает 12 млн стаканов из-за примесей кадмия. Интерфакс (4 июня 2010). Дата обращения 4 июня 2010.
Ссылки[править | править код]
- Кадмий на Webelements
- Кадмий в Популярной библиотеке химических элементов.