Кадмий - Cadmium

Кадмий,  48 кд
Кристалл кадмия bar.jpg
Кадмий
Произношение / К æ д м I ə м / ( КАД -mee-əm )
Появление серебристый голубовато-серый металлик
Стандартный атомный вес A r, std (Cd) 112,414 (4)
Кадмий в периодической таблице
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебряный Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон
Zn

Cd

Hg
сереброкадмийиндий
Атомный номер ( Z ) 48
Группа группа 12
Период период 5
Блокировать   d-блок
Электронная конфигурация [ Kr ] 4д 102
Электронов на оболочку 2, 8, 18, 18, 2
Физические свойства
Фаза на  СТП твердый
Температура плавления 594,22  К (321,07 ° С, 609,93 ° F)
Точка кипения 1040 К (767 ° С, 1413 ° F)
Плотность (около  rt ) 8,65 г / см 3
в жидком состоянии (при  т. пл. ) 7,996 г / см 3
Теплота плавления 6,21  кДж / моль
Теплота испарения 99,87 кДж / моль
Молярная теплоемкость 26,020 Дж / (моль · К)
Давление газа
P  (Па) 1 10 100 1 к 10 тыс. 100 тыс.
при  T  (K) 530 583 654 745 867 1040
Атомные свойства
Состояния окисления -2, + 1, + 2 (умеренно основной оксид)
Электроотрицательность Шкала Полинга: 1,69
Энергии ионизации
Радиус атома эмпирический: 151  пм
Ковалентный радиус 144 ± 9 вечера
Радиус Ван-дер-Ваальса 158 вечера
Цветные линии в спектральном диапазоне
Спектральные линии кадмия
Прочие свойства
Естественное явление изначальный
Кристальная структура гексагональной плотной упаковкой (ГЦК)
Гексагональная плотноупакованная кристаллическая структура кадмия
Скорость звука тонкого стержня 2310 м / с (при 20 ° C)
Тепловое расширение 30,8 мкм / (м⋅K) (при 25 ° C)
Теплопроводность 96,6 Вт / (м⋅K)
Удельное электрическое сопротивление 72,7 нОм⋅м (при 22 ° C)
Магнитный заказ диамагнитный
Молярная магнитная восприимчивость −19,8 × 10 −6  см 3 / моль
Модуль для младших 50 ГПа
Модуль сдвига 19 ГПа
Объемный модуль 42 ГПа
коэффициент Пуассона 0,30
Твердость по шкале Мооса 2.0
Твердость по Бринеллю 203–220 МПа
Количество CAS 7440-43-9
История
Открытие и первая изоляция Карл Самуэль Леберехт Герман и Фридрих Стромейер (1817)
Названный Фридрих Стромейер (1817)
Основные изотопы кадмия
Изотоп Избыток Период полураспада ( t 1/2 ) Режим распада Продукт
106 кд 1,25% стабильный
107 кд син 6.5 часов ε 107 Ag
108 кд 0,89% стабильный
109 Кд син 462,6 г ε 109 Ag
110 Кд 12,47% стабильный
111 кд 12,80% стабильный
112 кд 24,11% стабильный
113 кд 12,23% 7,7 × 10 15  лет β - 113 В
113 м кд син 14,1 года β - 113 В
ЭТО 113 кд
114 кд 28,75% стабильный
115 кд син 53,46 ч β - 115 В
116 кд 7,51% 3,1 × 10 19  лет β - β - 116 Sn
Категория Категория: кадмий
| использованная литература

Кадмий - это химический элемент с символом Cd и атомным номером 48. Этот мягкий серебристо-белый металл химически похож на два других стабильных металла в группе 12 , цинк и ртуть . Как и цинк, он демонстрирует степень окисления +2 в большинстве своих соединений, и, как и ртуть, он имеет более низкую температуру плавления, чем переходные металлы в группах с 3 по 11 . Кадмий и его родственники в группе 12 часто не считаются переходными металлами, поскольку они не имеют частично заполненных d- или f- электронных оболочек в элементарной или общей степени окисления. Средняя концентрация кадмия в земной коре составляет от 0,1 до 0,5 частей на миллион (ppm). Он был открыт в 1817 году одновременно Стромейером и Германом в Германии как примесь в карбонате цинка .

Кадмий присутствует в качестве второстепенного компонента в большинстве цинковых руд и является побочным продуктом производства цинка. Кадмий долгое время использовался в качестве антикоррозийного покрытия стали , а соединения кадмия используются в качестве красных, оранжевых и желтых пигментов , для окрашивания стекла и для стабилизации пластика . Использование кадмия обычно сокращается, поскольку он токсичен (он специально указан в Европейской директиве по ограничению использования опасных веществ ), а никель-кадмиевые батареи были заменены никель-металлогидридными и литий-ионными батареями. Одно из немногих его новых применений - солнечные панели из теллурида кадмия .

Хотя у кадмия нет данных о биологической функции у высших организмов, кадмий-зависимая карбоангидраза была обнаружена у морских диатомовых водорослей .

Характеристики

Физические свойства

Кадмий - мягкий, податливый , пластичный серебристо-белый двухвалентный металл . Он во многом похож на цинк, но образует сложные соединения. В отличие от большинства других металлов, кадмий устойчив к коррозии и используется в качестве защитной пластины для других металлов. Как объемный металл, кадмий нерастворим в воде и негорючий ; однако в порошкообразной форме он может гореть и выделять токсичные пары .

Химические свойства

Хотя кадмий обычно имеет степень окисления +2, он также существует в состоянии +1. Кадмий и его родственные соединения не всегда считаются переходными металлами, поскольку они не имеют частично заполненных d- или f-электронных оболочек в элементарной или общей степени окисления. Кадмий горит на воздухе с образованием коричневого аморфного оксида кадмия (CdO); кристаллическая форма этого соединения является темно - красным , который меняет цвет при нагревании, похожий на оксид цинка . Соляная кислота , серная кислота и азотная кислота растворяют кадмий, образуя хлорид кадмия (CdCl 2 ), сульфат кадмия (CdSO 4 ) или нитрат кадмия (Cd (NO 3 ) 2 ). Степень окисления +1 может быть получена путем растворения кадмия в смеси хлорида кадмия и хлорида алюминия с образованием катиона Cd 2 2+ , который подобен катиону Hg 2 2+ в хлориде ртути (I) .

Cd + CdCl 2 + 2 AlCl 3 → Cd 2 (AlCl 4 ) 2

Определены структуры многих комплексов кадмия с азотистыми основаниями , аминокислотами и витаминами .

Изотопы

Полное сечение кадмия-113 ясно показывает отсечку кадмия

Кадмий природного происхождения состоит из восьми изотопов . Два из них радиоактивны , а три предположительно распадутся, но этого не произошло в лабораторных условиях. Два естественных радиоактивных изотопа - 113 Cd ( бета-распад , период полураспада7,7 × 10 15  г ) и 116 Cd (два нейтрино двойной бета - распад , период полураспада составляет2.9 × 10 19  л ). Остальные три - 106 Cd, 108 Cd (оба - двойной захват электронов ) и 114 Cd (двойной бета-распад); были определены только нижние пределы этих периодов полураспада. По крайней мере три изотопа - 110 Cd, 111 Cd и 112 Cd - стабильны. Среди изотопов, которые не встречаются в природе, наиболее долгоживущими являются 109 Cd с периодом полураспада 462,6 дня и 115 Cd с периодом полураспада 53,46 часа. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 2,5 часов, а большинство из них имеют период полураспада менее 5 минут. Кадмий имеет 8 известных мета-состояний , из которых наиболее стабильным является 113m Cd ( t 1⁄2  = 14,1 года), 115m Cd ( t 1⁄2  = 44,6 дня) и 117m Cd ( t 1⁄2  = 3,36 часа).

Известные изотопы кадмия имеют атомную массу от 94,950  ед. ( 95 Cd) до 131,946 ед. ( 132 Cd). Для изотопов легче 112 u первичной модой распада является захват электронов, а основным продуктом распада является элемент 47 ( серебро ). Более тяжелые изотопы распадаются в основном с образованием бета-излучения элемента 49 ( индия ).

Один изотоп кадмия, 113 Cd, поглощает нейтроны с высокой селективностью: с очень высокой вероятностью будут поглощаться нейтроны с энергией ниже пороговой для кадмия ; те, что выше порогового значения, будут передаваться . Граница кадмия составляет около 0,5 эВ, и нейтроны ниже этого уровня считаются медленными нейтронами , в отличие от промежуточных и быстрых нейтронов .

Кадмий образуется в результате s-процесса в звездах низкой и средней массы с массами от 0,6 до 10  солнечных масс в течение тысяч лет. В этом процессе атом серебра захватывает нейтрон и затем подвергается бета-распаду .

История

Кадмий ( латинское cadmia , греческое καδμεία означает « каламин », смесь минералов, содержащая кадмий, названная в честь греческого мифологического персонажа Κάδμος, Кадма , основателя Фив ), был обнаружен в зараженных соединениях цинка, продаваемых в аптеках Германии в 1817 году. Фридрих Стромейер . Карл Самуэль Леберехт Херманн одновременно исследовал обесцвечивание оксида цинка и обнаружил примесь, предположительно мышьяк , из-за желтого осадка с сероводородом . Кроме того, Стромейер обнаружил, что один поставщик продавал карбонат цинка вместо оксида цинка. Стромейер обнаружил новый элемент как примесь в карбонате цинка (каламин), и в течение 100 лет Германия оставалась единственным крупным производителем металла. Металл был назван в честь латинского слова «каламин», потому что он был найден в этой цинковой руде. Стромейер заметил, что некоторые нечистые образцы каламина меняли цвет при нагревании, а чистый каламин - нет. Он упорно изучал эти результаты и в конечном итоге выделил металлический кадмий путем обжига и восстановления сульфида . Возможность использования желтого кадмия в качестве пигмента была признана в 1840-х годах, но недостаток кадмия ограничивал это применение.

Несмотря на то, что кадмий и его соединения токсичны в определенных формах и концентрациях, Британский фармацевтический кодекс 1907 года утверждает, что йодид кадмия использовался в качестве лекарства для лечения «увеличенных суставов, золотушных желез и обморожений».

В 1907 году Международный астрономический союз определил международный ангстрём в терминах красной спектральной линии кадмия (1 длина волны = 6438,46963 Å). Это было принято 7-й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1927 году. В 1960 году определения метра и ангстрема были изменены на криптон .

После того, как в 1930-х и 1940-х годах началось промышленное производство кадмия, основным применением кадмия было покрытие железа и стали для предотвращения коррозии; в 1944 г. - 62%, а в 1956 г. - 59% кадмия в США использовалось для гальваники . В 1956 году 24% кадмия в Соединенных Штатах было использовано для второго применения в красных, оранжевых и желтых пигментах из сульфидов и селенидов кадмия.

Стабилизирующее действие химических веществ кадмия, таких как карбоксилаты лаурата кадмия и стеарата кадмия, на ПВХ привело к более широкому использованию этих соединений в 1970-х и 1980-х годах. Спрос на кадмий в пигментах, покрытиях, стабилизаторах и сплавах снизился в результате принятия экологических и санитарных норм в 1980-х и 1990-х годах; в 2006 г. только 7% от общего потребления кадмия было использовано для гальваники, и только 10% было использовано для пигментов. В то же время это снижение потребления было компенсировано растущим спросом на кадмий для никель-кадмиевых батарей, на долю которого в 2006 г. приходился 81% потребления кадмия в США.

Вхождение

Кадмий металлический

Кадмий составляет около 0,1  частей на миллион в земной коре . Он встречается гораздо реже, чем цинк, который составляет около 65 частей на миллион. Существенных месторождений кадмийсодержащих руд не известно. Единственный важный минерал кадмия , гринокит (Cd S ), почти всегда связан со сфалеритом (ZnS). Эта ассоциация вызвана геохимическим сходством между цинком и кадмием, и никакие геологические процессы, вероятно, не разделят их. Таким образом, кадмий образуется в основном как побочный продукт при добыче, выплавке и переработке сульфидных руд цинка и, в меньшей степени, свинца и меди . Небольшие количества кадмия, около 10% потребления, производятся из вторичных источников, в основном из пыли, образующейся при переработке лома чугуна и стали. Производство в Соединенных Штатах началось в 1907 году, но широкое использование началось после Первой мировой войны.

Металлический кадмий можно найти в бассейне реки Вилюй в Сибири .

Камни, добываемые для производства фосфорных удобрений, содержат различные количества кадмия, что приводит к концентрации кадмия в удобрениях до 300 мг / кг и высокому содержанию кадмия в сельскохозяйственных почвах. Уголь может содержать значительное количество кадмия, который в основном попадает в дымовую пыль. Кадмий из почвы может поглощаться такими культурами, как рис. Министерство сельского хозяйства Китая оценило в 2002 году, что 28% отобранного риса содержали избыток свинца, а 10% - избыток кадмия, превышающий установленные законом пределы. Было обнаружено, что некоторые растения, такие как ива и тополь , очищают почву как от свинца, так и от кадмия.

Типичные фоновые концентрации кадмия в атмосфере не превышают 5 нг / м 3 ; 2 мг / кг в почве; 1 мкг / л в пресной воде и 50 нг / л в морской воде. Концентрации кадмия выше 10 мкг / л могут быть стабильными в воде, имеющей низкие общие концентрации растворенных веществ и p H, и их трудно удалить обычными способами очистки воды.

Производство

Кадмий - обычная примесь в цинковых рудах, и его чаще всего выделяют при производстве цинка . Некоторые цинковые руды концентраты из сульфатных цинковых руд содержат до 1,4% кадмия. В 1970-е годы производство кадмия составляло 6,5 фунтов на тонну цинка. Сульфид цинка руды обжигают в присутствии кислорода , превращая сульфид цинка в оксид . Металлический цинк получают либо плавлением оксида с углеродом, либо электролизом в серной кислоте . Кадмий выделяют из металлического цинка с помощью вакуумной перегонки, если цинк плавится, или сульфат кадмия осаждается из раствора для электролиза.

Британская геологическая служба сообщает , что в 2001 году Китай стал главным производителем кадмия с почти одну шестую часть мирового производства, тесно следуют Южная Корея и Япония.

Приложения

Кадмий является обычным компонентом электрических батарей, пигментов , покрытий и гальванических покрытий.

Аккумуляторы

Ni-Cd аккумуляторы

В 2009 году 86% кадмия была использована в батареях , преимущественно в перезаряжаемых никель-кадмиевых батарей . Никель-кадмиевые элементы имеют номинальный потенциал клеток 1.2  V . Ячейка состоит из положительного электрода из гидроксида никеля и пластины отрицательного кадмиевого электрода, разделенных щелочным электролитом ( гидроксидом калия ). Европейский Союз установил ограничение на содержание кадмия в электронике в 2004 году на уровне 0,01%, за некоторыми исключениями, а в 2006 году снизил ограничение на содержание кадмия до 0,002%. Другой тип аккумуляторов на основе кадмия - это кадмиево- серебряные аккумуляторы .

Гальваника

Фотография и репрезентативный спектр фотолюминесценции коллоидных квантовых точек CdSe

Гальваника кадмия , на которую приходится 6% мирового производства, используется в авиастроении для уменьшения коррозии стальных компонентов. Это покрытие пассивировано солями хрома . Ограничением кадмирования является водородная хрупкость высокопрочных сталей в результате процесса гальваники. Следовательно, стальные детали, термообработанные до прочности на разрыв выше 1300 МПа (200 фунтов на квадратный дюйм), должны быть покрыты альтернативным методом (например, специальными процессами гальванического покрытия кадмием с низким уровнем охрупчивания или физическим осаждением из паровой фазы).

Охрупчивание титаном остатков инструментов, покрытых кадмием, привело к изгнанию этих инструментов (и проведению стандартных испытаний инструментов для обнаружения загрязнения кадмием) в самолетах A-12 / SR-71, U-2 и последующих программах, использующих титан.

Ядерное деление

Кадмий используется в управляющих стержнях ядерных реакторов, действуя как очень эффективный нейтронный яд для управления потоком нейтронов при делении ядер . Когда кадмиевые стержни вставляются в активную зону ядерного реактора, кадмий поглощает нейтроны, не позволяя им создавать дополнительные события деления, тем самым контролируя количество реактивности. В реакторе с водой под давлением, разработанном Westinghouse Electric Company, используется сплав, состоящий из 80% серебра, 15% индия и 5% кадмия.

Телевизоры

Телевизоры QLED начали использовать кадмий в конструкции. Некоторые компании пытались уменьшить воздействие на окружающую среду в результате воздействия человека и загрязнения материалов телевизоров во время производства.

Противоопухолевые препараты

Комплексы на основе тяжелых металлов обладают большим потенциалом для лечения самых разных видов рака, но их использование часто ограничено из-за токсических побочных эффектов. Однако ученые продвигаются в этой области, и были обнаружены новые многообещающие комплексные соединения кадмия с пониженной токсичностью.

Соединения

Поезд окрашен кадмиевым оранжевым

Оксид кадмия использовался в черно-белых телевизионных люминофорах и в синих и зеленых люминофорах цветных телевизионных электронно-лучевых трубок. Сульфид кадмия (CdS) используется в качестве фотопроводящего покрытия для барабанов фотокопировальных машин.

Сульфид кадмия

В пигментах красок используются различные соли кадмия, наиболее распространенным является CdS в качестве желтого пигмента . Селенид кадмия - это красный пигмент, обычно называемый красным кадмием . Для художников, которые работают с пигментом, кадмий обеспечивает наиболее яркие и стойкие желтые, оранжевые и красные тона - настолько, что во время производства эти цвета значительно смягчаются, прежде чем они будут размолоты маслом и связующими или смешаны с акварелью , гуашью и т. Д. акрил и другие составы красок и пигментов. Поскольку эти пигменты потенциально токсичны, пользователи должны наносить защитный крем на руки, чтобы предотвратить абсорбцию через кожу, даже если количество кадмия, абсорбируемого через кожу, составляет менее 1%.

В ПВХ кадмий использовался в качестве стабилизаторов тепла, света и атмосферных воздействий. В настоящее время кадмиевые стабилизаторы полностью заменены бариево-цинковыми, кальциево-цинковыми и оловоорганическими стабилизаторами. Кадмий используется во многих припоях и подшипниковых сплавах, поскольку он имеет низкий коэффициент трения и сопротивление усталости. Он также содержится в некоторых сплавах с самой низкой температурой плавления , таких как металл Вуда .

Полупроводники

Кадмий является элементом некоторых полупроводниковых материалов. Сульфид кадмия, селенид кадмия и теллурид кадмия используются в некоторых фотоприемниках и солнечных элементах . Детекторы HgCdTe чувствительны к среднему инфракрасному свету и используются в некоторых детекторах движения.

Лаборатория использует

Фиолетовый свет от гелий- кадмиевого лазера на парах металлов . Сильно монохроматический цвет возникает из-за переходной линии кадмия 441,563 нм .

Гелий-кадмиевые лазеры - распространенный источник синего или ультрафиолетового лазерного излучения. Лазеры на длинах волн 325, 354 и 442 нм изготавливаются с использованием этой усиливающей среды ; некоторые модели могут переключаться между этими длинами волн. В частности, они используются во флуоресцентной микроскопии, а также в различных лабораторных целях, требующих лазерного излучения с такими длинами волн.

Квантовые точки селенида кадмия излучают яркую люминесценцию при УФ-возбуждении (например, He-Cd-лазер). Цвет этого свечения может быть зеленым, желтым или красным в зависимости от размера частиц. Коллоидные растворы этих частиц используются для визуализации биологических тканей и растворов с помощью флуоресцентного микроскопа .

В молекулярной биологии кадмий используется для блокирования зависимых от напряжения кальциевых каналов от потока ионов кальция, а также в исследованиях гипоксии для стимуляции протеасомозависимой деградации Hif-1α .

Селективные по кадмию сенсоры на основе флуорофора BODIPY были разработаны для визуализации и определения кадмия в клетках. Один из эффективных методов контроля содержания кадмия в водных средах - это электрохимия . Используя самоорганизующийся монослой, можно получить кадмиевый селективный электрод с ppt -уровневой чувствительностью.

Биологическая роль и исследования

Кадмий не имеет известной функции в высших организмах и считается токсичным. Кадмий считается загрязнителем окружающей среды, опасным для здоровья живых организмов. Введение кадмия в клетки вызывает окислительный стресс и увеличивает уровень антиоксидантов, вырабатываемых клетками для защиты от макромолекулярных повреждений.

Однако кадмий-зависимая карбоангидраза была обнаружена у некоторых морских диатомовых водорослей . Диатомовые водоросли живут в среде с очень низкой концентрацией цинка, а кадмий выполняет функцию, обычно выполняемую цинком в других ангидразах. Это было обнаружено с помощью спектроскопии рентгеновского поглощения вблизи краевой структуры (XANES).

Кадмий абсорбируется преимущественно почками человека. До 30 мг кадмия обычно вдыхают в детстве и подростковом возрасте. Кадмий изучается на предмет его токсичности для людей, потенциально повышающего риск рака , сердечно-сосудистых заболеваний и остеопороза .

Среда

Биогеохимия кадмия и его выбросы в окружающую среду были предметом обзора, как и видообразование кадмия в окружающей среде.

Безопасность

Кадмий
Опасности
Пиктограммы GHS GHS06: ТоксичноGHS08: Опасность для здоровьяGHS09: Опасность для окружающей среды
Сигнальное слово GHS Опасность
H330 , H341
Р201 , Р202 , Р260 , Р264 , Р270 , Р271 , Р273 , Р280 , Р284 , Р304 , P340 , P310 , P308 , P313 , P403 , P233 , P405 , P501
NFPA 704 (огненный алмаз)
4
0
0

Отдельные лица и организации изучают биоинорганические аспекты кадмия на предмет его токсичности. Наиболее опасной формой воздействия кадмия на рабочем месте является вдыхание мелкой пыли и паров или прием внутрь хорошо растворимых соединений кадмия. Вдыхание паров кадмия может сначала привести к лихорадке от паров металлов , но может прогрессировать до химического пневмонита , отека легких и смерти.

Кадмий также представляет опасность для окружающей среды. Воздействие на человека в первую очередь связано с сжиганием ископаемого топлива, фосфорными удобрениями, природными источниками, производством железа и стали, цементной и связанной с ней деятельностью, производством цветных металлов и сжиганием твердых бытовых отходов. Хлеб, корнеплоды и овощи также вносят вклад в содержание кадмия у современного населения.

Район реки Дзиндзу , загрязненный кадмием

Было несколько случаев отравления населения в целом в результате длительного воздействия кадмия в загрязненных продуктах питания и воде. Исследования мимикрии эстрогена, который может вызвать рак груди, продолжаются. За десятилетия до Второй мировой войны горнодобывающие предприятия загрязнили реку Цзиндзу в Японии кадмием и следами других токсичных металлов. Как следствие, кадмий накапливался в посевах риса по берегам рек ниже шахт. Некоторые члены местных сельскохозяйственных сообществ употребляли зараженный рис и заболели итаи-итай и почечными аномалиями, включая протеинурию и глюкозурию . Жертвами этого отравления были почти исключительно женщины в постменопаузе с низким содержанием железа и низкими запасами других минералов в организме. Подобное воздействие кадмия на население в других частях мира не привело к таким же проблемам со здоровьем, поскольку население поддерживает достаточный уровень железа и других минералов. Таким образом, хотя кадмий является основным фактором болезни итай-итай в Японии, большинство исследователей пришли к выводу, что это был один из нескольких факторов.

Кадмий - одно из шести веществ, запрещенных Директивой Европейского Союза об ограничении использования опасных веществ (RoHS), которая регулирует использование опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании, но допускает определенные исключения и исключения из сферы действия закона.

Международное агентство по изучению рака классифицировало кадмий и соединения кадмия как канцерогенные для человека. Хотя профессиональное воздействие кадмия связано с раком легких и простаты, все еще существует неопределенность в отношении канцерогенности кадмия при низком воздействии окружающей среды. Последние данные эпидемиологических исследований показывают, что поступление кадмия с пищей связано с более высоким риском рака эндометрия, груди и простаты, а также с остеопорозом у людей. Недавнее исследование показало, что ткань эндометрия характеризуется более высоким уровнем кадмия у курящих женщин и женщин, которые уже курили в прошлом.

Воздействие кадмия связано с большим количеством заболеваний, включая заболевание почек, ранний атеросклероз, гипертонию и сердечно-сосудистые заболевания. Хотя исследования показывают значительную корреляцию между воздействием кадмия и возникновением заболеваний в популяциях людей, молекулярный механизм еще не идентифицирован. Согласно одной из гипотез, кадмий является разрушителем эндокринной системы, а некоторые экспериментальные исследования показали, что он может взаимодействовать с различными гормональными сигнальными путями. Например, кадмий может связываться с альфа- рецептором эстрогена и влиять на передачу сигнала по путям передачи сигналов эстрогена и MAPK в низких дозах.

Табак поглощает и накапливает тяжелые металлы , такие как кадмий из окружающей почвы в листы. После вдыхания табачного дыма они легко всасываются в организм потребителей. Табакокурение является наиболее важным источником воздействия кадмия на население в целом. Приблизительно 10% кадмия в сигарете вдыхается при курении. Поглощение кадмия через легкие более эффективно, чем через кишечник. Может абсорбироваться до 50% кадмия, вдыхаемого сигаретным дымом. В среднем концентрация кадмия в крови курильщиков в 4–5 раз выше, чем у некурящих, а в почках - в 2–3 раза выше, чем у некурящих. Несмотря на высокое содержание кадмия в сигаретном дыме, пассивное курение , по-видимому, невелико .

Для некурящих людей пища является самым большим источником воздействия. Большое количество кадмия содержится в ракообразных , моллюсках , субпродуктах , лягушачьих лапках , твердых веществах какао , горьком и полугорьком шоколаде , водорослях , грибах и продуктах из водорослей . Однако зерновые, овощи, крахмалистые корнеплоды и клубни потребляются в гораздо большем количестве в США и являются там источником наибольшего воздействия с пищей. Большинство растений биоаккумулируют токсины металлов, такие как Cd, и при компостировании с образованием органических удобрений получают продукт, который часто может содержать большие количества (например, более 0,5 мг) токсинов металлов на каждый килограмм удобрения. Удобрения, изготовленные из навоза животных (например, коровьего навоза) или городских отходов, могут содержать аналогичные количества Cd. Cd, добавленный в почву из удобрений (каменные фосфаты или органические удобрения), становится биодоступным и токсичным только при низком pH почвы (например, кислых почвах).

Ионы Zn, Cu, Ca и Fe, а также селен с витамином C используются для лечения интоксикации Cd, хотя ее нелегко обратить.

Нормативные документы

Из-за неблагоприятного воздействия кадмия на окружающую среду и здоровье человека поставка и использование кадмия ограничены в Европе в соответствии с Регламентом REACH .

Панель EFSA по загрязняющим веществам в пищевой цепочке указывает, что 2,5 мкг / кг массы тела является допустимым недельным потреблением для человека. Объединенный комитет экспертов ФАО / ВОЗ по пищевым добавкам объявил 7 мкг / кг веса тела предварительным допустимым уровнем еженедельного потребления. Штат Калифорния требует, чтобы на этикетке пищевых продуктов было предупреждение о потенциальном воздействии кадмия на такие продукты, как какао-порошок.

Управление по безопасности и гигиене труда США (OSHA) установило допустимый предел воздействия (PEL) для кадмия на уровне средневзвешенного по времени (TWA) 0,005 ppm. Национальный институт по охране труда и здоровья (NIOSH) не установлен предел рекомендуемое значение экспозиции (REL) и назначил кадмий как известный канцероген для человека. Уровень IDLH (непосредственно опасный для жизни и здоровья) для кадмия составляет 9 мг / м 3 .

Смертельная доза Организм Маршрут Время
LD 50 : 225 мг / кг крыса устный н / д
LD 50 : 890 мг / кг мышь устный н / д
ЛК 50 : 25 мг / м 3 крыса н / д 30 минут

Помимо ртути, присутствие кадмия в некоторых батареях привело к требованию надлежащей утилизации (или переработки) батарей.

Отзывы о продукте

В мае 2006 года продажа сидений на старом стадионе футбольного клуба « Арсенал », Хайбери в Лондоне, Англия, была отменена, когда было обнаружено, что в сиденьях содержатся следовые количества кадмия. Сообщения о высоком уровне использования кадмия в детских украшениях в 2010 году привели к расследованию Комиссии по безопасности потребительских товаров США . US CPSC выпустил специальные уведомления об отзыве содержания кадмия в ювелирных изделиях, продаваемых в магазинах Claire's и Wal-Mart .

В июне 2010 года McDonald's добровольно отозвала более 12 миллионов рекламных коллекционных стаканов для питья Shrek Forever After 3D из-за содержания кадмия в пигментах краски на стеклянной посуде. Очки были произведены компанией Arc International , Милвилл, штат Нью-Джерси , США.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

  • Хартвиг, Андреа (2013). «Глава 15. Кадмий и рак». В Астрид Сигель; Гельмут Сигель; Роланд К.О. Сигель (ред.). Кадмий: от токсикологии к сущности . Ионы металлов в науках о жизни. 11 . Springer. С. 491–507. DOI : 10.1007 / 978-94-007-5179-8_15 . ISBN 978-94-007-5178-1. PMID  23430782 .

внешние ссылки