Чем полезен кадмий в организме человека
Что такое кадмий? Это тяжелый металл, который получается в результате выплавки других металлов, таких как цинк, медь или свинец. Его широко используют для изготовления никель-кадмиевых аккумуляторов. Кроме того, сигаретный дым также содержит такой элемент. В результате непрерывного воздействия кадмия возникают очень тяжелые заболевания легких и почек. Рассмотрим особенности этого металла более подробно.
Сфера применения кадмия
Большая часть промышленного использования этого металла приходится на защитные покрытия, которые предохраняют металлы от коррозии. Такое покрытие имеет большое преимущество перед цинковыми, никелевыми или оловянными, потому что при деформации оно не отслаивается.
Какое еще может быть применение кадмия? Он используется для производства сплавов, которые замечательно поддаются механической обработке. Сплавы кадмия с незначительными добавками меди, никеля и серебра применяют для изготовления подшипников автомобильных, авиационных и судовых двигателей.
Где еще используется кадмий?
Сварщики, металлурги и работники, связанные с текстильной, электронной промышленностью и производством аккумуляторов, чаще других подвергаются риску отравлением кадмием. Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются в мобильных телефонах и прочих электронных устройствах. Используется этот металл также в производстве пластика, красок, металлических покрытий. Многие почвы, которые регулярно удобряют, также могут содержать такой токсичный металл в большом количестве.
Тяжелый металл кадмий: свойства
Кадмий, а также его соединения характеризуются как канцерогенные вещества, но не было доказано, что небольшое количество элемента в окружающей среде вызывает раковые заболевания. Вдыхание частиц металла на промышленном производстве действительно способствует развитию рака легких, но при употреблении зараженной пищи они не представляют опасности развития рака.
Каким образом кадмий попадает в организм человека?
Уже давно всем известно, что сигаретный дым содержит кадмий. Этот тяжелый металл поступает в организм курильщика в количестве, в два раза большем, чем в организм человека, который не подвержен такой вредной привычке. Однако пассивное курение способно нанести вред.
Листовые овощи, злаки и картофель, выращенные на почве, содержащей большое количество кадмия, могут нести в себе угрозу. Повышенным содержанием этого металла также славится печень и почки морских обитателей и животных.
Многие промышленные предприятия, особенно металлургические, выделяют в атмосферу большое количество кадмия. Люди, проживающие около таких предприятий, автоматически заносятся в группу риска.
Некоторые сельскохозяйственные районы активно применяют фосфатные удобрения, которые содержат незначительное количество кадмия. Продукты, выращенные на этой земле, представляют для человека потенциальную угрозу.
Воздействие кадмия на организм человека
Таким образом, мы разобрали, что представляет собой кадмий. Влияние на организм человека этого тяжелого металла может вызвать негативные последствия. В любом живом организме он находится в незначительном количестве, и его биологическая роль до сих пор до конца не выяснена. Обычно кадмий ассоциируется с негативной функцией.
Его токсичное воздействие основано на блокировке серосодержащих аминокислот, что приводит к нарушению белкового обмена и поражению ядра клетки. Этот тяжелый металл способствует выводу кальция из костей и поражает нервную систему. Может накапливаться в почках и печени, а выводится из организма он очень медленно. Этот процесс может занимать десятилетия. Обычно кадмий выводится с мочой и калом.
Вдыхание кадмия
Этот элемент попадает в организм работников промышленности при вдыхании. Чтобы не допустить этого, используют эффективные защитные средства. Пренебрежение этим правилом приводит к печальным последствиям. Если вдохнуть кадмий, влияние на организм человека такого металла проявляется следующим образом: повышается температура тела, появляется озноб и боли в мышцах.
Через некоторое время происходит повреждение легких, возникает боль в груди, одышка, кашель. В тяжелых случаях такое состояние вызывает смерть больного. Вдыхание воздуха, содержащего кадмий, способствует развитию заболеваний почек и остеопороза. Вероятность рака легких повышается в несколько раз.
Поступление кадмия вместе с пищей
Чем опасен кадмий в воде и пище? При регулярном употреблении зараженных продуктов и воды в организме начинает накапливаться этот металл, что приводит к негативным последствиям: нарушается работа почек, происходит ослабление костной ткани, поражается печень, сердце, а в тяжелых случаях наступает смерть.
Употребление продуктов, загрязненных кадмием, может спровоцировать раздражение желудка, тошноту, боль в животе, диарею и рвоту. Кроме этого, появляются симптомы, напоминающие грипп, развивается отек гортани и возникает покалывание в руках.
Причины отравления кадмием
Отравление тяжелыми металлами чаще всего происходит у детей, диабетиков, беременных и кормящих женщин, людей, злоупотребляющих курением. В Японии интоксикация организма кадмием происходит в результате употребления загрязненного риса. В этом случае развивается апатия, поражаются почки, кости размягчаются и деформируются.
Промышленно развитые районы, в которых располагаются нефтеперерабатывающие и металлургические предприятия, славятся тем, что там почва загрязнена кадмием. Если в таких местах выращивают растительную продукцию, то велика вероятность того, что произойдет отравление тяжелыми металлами.
Элемент в больших количествах может накапливаться в табаке. Если сырье высушивается, то содержание металла резко увеличивается. Поступление в организм кадмия происходит как при активном, так и при пассивном курении. Возникновение рака легких напрямую зависит от содержания в дыме металла.
Лечение при отравлении
Симптомы отравления кадмием:
- поражение центральной нервной системы;
- острые боли в костях;
- белок в моче;
- камни в почках;
- дисфункция половых органов.
Если произошло острое отравление, пострадавшему следует находиться в тепле, ему необходимо обеспечить приток свежего воздуха и покой. После промывания желудка ему нужно дать теплое молоко, в которое добавляют немного пищевой соды. Не существует каких-либо антидотов кадмия. Чтобы нейтрализовать металл, используют “Унитиол”, стероиды и мочегонные препараты. Комплексное лечение предусматривает применение антагонистов кадмия (цинк, железо, селен, витамины). Врач может назначить общеукрепляющую диету, содержащую большое количество клетчатки и пектиновых веществ.
Возможные последствия
Такой металл, как кадмий, влияние на организм человека оказывает очень серьезное, а если произошло отравление этим элементом, то последствия могут быть опасными. Он вытесняет кальций из костей, способствуя развитию остеопороза. У взрослых и детей начинает искривляться позвоночник и происходит деформация костей. В детском возрасте подобное отравление приводит к энцефалопатии и нейропатии.
Вывод
Таким образом, мы разобрали, что представляет собой такой тяжелый металл, как кадмий. Влияние на организм человека этого элемента довольно серьезное. Постепенно накапливаясь в организме, он приводит к разрушению многих органов. Можно даже отравиться кадмием, если употреблять в большом количестве зараженные продукты. Последствия отравления также достаточно опасные.
Кадмий в организме человека: роль, источники, нехватка и избыток
Кадмий (Cd) – химический элемент с атомным номером 48. В простом виде представляет собой серебристо-белый металл, очень мягкий и ковкий. Во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой, в сухом довольно устойчив к окислению.
Кадмий открыт в 1817 году немецким ученым Ф. Штромейером, который выделил из окиси цинка коричнево-бурое вещество, восстановил его водородом и получил ранее не известный металл. Он же дал ему соответствующее название в честь особой руды, из которой в Германии добывали цинк.
Содержание кадмия в земной коре составляет 1,3·10-4%, концентрация в водах Мирового океана в среднем 110 мг/л, в почве 60 мкг/кг, глине 300 мкг/кг. Таким образом, кадмий является довольно редким элементом, основная часть которого в природе существует в рассеянном виде. Кадмий почти всегда встречается в минералах цинка. Своих минералов у кадмия совсем немного: гринокит и хоулиит (сульфиды кадмия), отавит (карбонат кадмия), монтепонит (оксид кадмия), кадмоселит (селенид кадмия) и ксантохроит (гидрат сульфида кадмия).Соединения кадмия часто сопутствуют сульфидам цинка, свинца, марганца, железа, меди и ртути. Самая высокая концентрация кадмия (до 5%) отмечается в сфалерите и некоторых других минералах цинка.
Почти весь кадмий добывают из минералов гринокита (кадмиевая обманка) и сфалерита (минерал цинка).
Кадмий широко применяется как компонент припоев для снижения температуры их плавления, а также в ювелирном деле, для создания легкоплавких сплавов.
Кадмий очень устойчив к коррозии, поэтому из него изготавливают антикоррозионные покрытия, которые защищают металл даже в морской воде.
Около 20% добываемого кадмия используется в изготовлении батарей и аккумуляторов, там он используется в качестве электродов. Примерно такой же процент этого металла уходит на изготовление красок и пигментов из них. Соединения кадмия могут иметь очень яркий красный, оранжевый или желтый цвет.
Роль кадмия в организме человека
Кадмий является токсичным ультрамикроэлементом, который поражает многие системы организма. Считается одним из самых опасных загрязняющих окружающую среду веществ. Несмотря на это, он нужен человеческому организму и выполняет в нем важную роль, которая до конца еще не изучена.
Предполагается, что кадмий оказывает существенное влияние на углеводный обмен, необходим организму для синтеза в печени гиппуровой кислоты, активирует некоторые ферменты, участвует в обмене других минеральных элементов – кальция, железа, цинка и меди. Тем не менее ферментов, которые могут активироваться исключительно кадмием, в организме человека пока не обнаружено.
Кадмий обнаружен в составе белков группы металлотионеина, для которых характерно наличие большого числа сульфгидрильных групп и ионов тяжелых металлов. Эти белки связывают и утилизируют из организма тяжелые элементы.
Кадмий довольно плохо усваивается в кишечнике, поскольку многие его соединения нерастворимы в воде. В кровь попадает не более 5% принятого с пищей кадмия. На его всасывание существенно влияет наличие в пище других минеральных элементов и органических соединений, таких как кальций, цинк, медь, клетчатка, белки и др. Однако усвояемость кадмия, попадающего в организм через легкие, составляет уже 10-50%.
Наибольшая концентрация кадмия обнаружена в почках, печени и двенадцатиперстной кишке. Поскольку кадмий накапливается в организме, с возрастом его концентрация увеличивается, особенно у мужчин. Так, концентрация этого химического элемента в почках у мужчин составляет 44 мкг/г, а у женщин – 29 мкг/г, в печени 4,2 и 3,4 мкг/г соответственно.
Из организма кадмий выводится преимущественно с калом. Происходит это очень медленно: в сутки выводится не более 0,01% от общего количества содержащегося в организме кадмия. Женские половые гормоны ускоряют выведение кадмия, чем объясняется его пониженное содержание у представительниц прекрасного пола. Средний период полувыведения кадмия составляет 25 лет (!).
Источники кадмия в организме человека
Кадмий относится к группе “новых” ультрамикроэлементов и микроэлементов наряду с фтором, ванадием и оловом, поскольку их роль в организме человека была открыта совсем недавно.
Кадмий содержится в некоторых широко распространенных продуктах питания:
- рыба (до 200 мкг/кг);
- креветки (1200 мкг/кг);
- какао-порошок (до 500 мкг/кг);
- почки животных (около 1000 мкг/кг);
- свинина и говядина (16 мкг/кг);
- рис (60 мкг/кг);
- шампиньоны (от 6 до 170 мг/кг);
- белый хлеб (30 мкг/кг);
- маргарин (42 мкг/кг);
- куриные яйца (24 мкг/кг);
Нехватка кадмия в организме человека
Дефицит кадмия в организме человека изучен недостаточно. Опыты на высших животных показали, что при отсутствии в их рационе кадмия они отстают в росте.
В сутки человек должен получать от 1 до 5 мкг кадмия. Дефицит развивается при поступлении менее 0,5 мкг в сутки.
Подавляющая часть людей дефицитом кадмия не страдает, поскольку, как показывают исследования, в среднем в рационе человека содержится 10-20 мкг кадмия.
Замедляют усвоение кадмия сера, кальций, цинк, медь, селен и пищевые волокна. Цинк и медь способствуют выведению кадмия из организма.
Избыток кадмия в организме человека
Кадмий – чрезвычайно токсичный химический элемент. Причем ядовит не только металлический кадмий, но и многие его соединения. Коварность кадмия состоит в том, что он накапливается в организме.
Предельно допустимая концентрация кадмия в источниках питьевого водоснабжения 1 мкг/л.
Вредное воздействие на организм начинается уже при поступлении 3 мг кадмия в сутки, а при попадании в организм нескольких граммов его соединений высока вероятность летального исхода.
Самым опасным соединением кадмия считается его оксид, вдыхание паров которого в течение всего лишь 1 минуты при концентрации 2,5 г/м3 воздуха (30 сек при концентрации в два раза выше) приводит к неминуемой смерти. При более низких концентрациях кадмий убивает медленно, являясь сильнейшим канцерогеном.
Причинами избытка кадмия являются:
- контакт на вредном производстве;
- курение;
- дефицит цинка, меди, кальция, железа и селена.
Токсический эффект кадмия состоит в том, что он связывает все серосодержащие аминокислоты и ферменты, по сути обрекая организм на голодную смерть. Также происходит поражение центральной нервной системы, печени и почек, нарушается фосфорно-кальциевый обмен, из-за чего разрушаются кости, развивается анемия, поражаются цитоплазма и ядра клеток.
При остром отравлении кадмием симптомами являются судороги и рвота. В таком случае первая помощь человеку – вывести его на свежий воздух, предоставив полный покой и предотвратив переохлаждение. Если раздражены дыхательные пути, пострадавшему следует дать теплое молоко с содой, 2%-ным раствором соды проделать ингаляции. При сильном кашле дать кодеин, дионин, на грудную клетку поставить горчичники. Без медицинской помощи не обойтись. Терапия заключается в том, чтобы дать человеку сывороточный белок альбумин с карбонатом натрия, которые связывают кадмий в нерастворимые химические соединения.
Симптомы хронического отравления кадмием:
- поражение мочевыводящей и половой систем;
- протеинурия (белок в моче);
- глюкозурия (глюкоза в моче);
- аминоацидоурия (повышенное содержание в моче аминокислот и продуктов их обмена);
- ß2- микроглобулинурия;
- простатопатия;
- увеличение риска рака и некроза яичек;
- фиброзное поражение бронхо-легочной системы;
- повышение риска развития эмфиземы;
- анемия (малокровие);
- гипертония;
- остеопороз.
Понравился сайт или статья? Поделитесь, пожалуйста, с друзьями и знакомыми в соцсетях или оставьте комментарий!
Комментарии для сайта Cackle
Соединения кадмия, и особенно его оксиды, являются токсичными веществами. Сам элемент имеет свойство накапливаться в организме, постепенно его отравляя. Относится к иммунотоксичным элементам.
В то же время, недавние исследования на крысах позволили ученым сделать вывод, что дефицит элемента у подопытного животного замедляет процессы роста.
Описание и характеристика
Кадмий является элементом 12-й подгруппы периодической системы. Относится к переходным металлам, порядковый номер — 48. Цвет металла — серебристо-белый. Из физических свойств можно выделить мягкость и тягучесть.
Обладает очень низкой температурой плавления — 321 °С. Данное качество элемента используют для снижения температуры плавления различных сплавов. В периодической системе находится между ртутью и цинком, поэтому имеет с данными элементами некоторые схожие свойства.
Знаете ли вы? Кадмий назван в честь Кадма — героя древнегреческой мифологии, основателя древнегреческого города Фивы и внука Посейдона.
Достаточно 300 мг суточной дозы вещества для развития заболеваний, связанных с избытком металла. В случае, если доза достигает 1–9 г, очень велика вероятность летального исхода.
Микроэлементы участвуют практически во всех процессах, протекающих в организме человека. Узнайте больше о таких микроэлементах, как бром, рубидий, селен, йод, кобальт, натрий, молибден, никель, олово, фосфор, хром и цинк.
Функции и роль в организме
Элемент присутствует в организме практически любого живого существа. На 1 кг массы тела морского обитателя приходится до 3 мг кадмия. У остальных животных и птиц нашей планеты этот показатель — около 0,5 мг. В теле здорового взрослого человека содержится от 30 до 50 мг кадмия.
Органы основного скопления металла — почки и печень. Как уже было сказано, металл имеет свойство накапливаться (хотя он частично выводится через кишечник), и по этой причине больше всего вещества содержится в организме пожилых людей.
Важно! С возрастом концентрация кадмия в организме увеличивается.
Полной ясности роли данного элемента в нашем организме не существует. Наиболее вероятное объяснение — вещество выполняет важные функции в ферментации белков. Возможно, металл является ингибитором действия некоторых ферментов, связывая тиольную группу в белках. В ферментах, содержащих цинк, кадмий его замещает. Также благодаря своим физико-химическим свойствам может заменять кальций в костях.
В чем содержится кадмий: продукты-источники
Главные источники поступления в организм — различные морепродукты, особенно много вещества содержится в мидиях и устрицах. Щавель, капуста, шпинат и салат также богаты металлом. Довольно большое количество вещества содержится в грибах. Ну, и не следует забывать о табакокурении.
Есть ли суточная потребность
Для человека нормой является потребление 0,01–0,035 мг ежесуточно.
Дефицит и переизбыток: причины и симптомы
Дефицит элемента развивается в том случае, когда уровень суточного поступления падает ниже 0,005 мг. В тонком кишечнике усваивается чуть более 4 % кадмия, попавшего туда с пищей. На то, насколько хорошо усваивается металл, влияет содержание в организме следующих элементов:
- кальций;
- медь;
- цинк.
Тот кадмий, который попадает к нам из атмосферного воздуха при дыхании, усваивается гораздо лучше (до половины всей массы). Скапливается вещество в печени, почках и кишечнике.
Знаете ли вы? В природе в цинксодержащих минералах всегда присутствует кадмий.
Организм мужчин содержит большее количество вещества, нежели женский. Среднее содержание вещества в почках:
- мужчины — 0,045 мг/г;
- женщины — 0,03 мг/г.
В печени:
- мужчины — 0,0042 мг/г;
- женщины — 0,0034 мг/г.
В ребрах:
- мужчины — 0,0004 мг/г;
- женщины — 0,0005 мг/г.
Выводится металл из организма очень медленно. Считается, что обычная скорость выведения составляет примерно, 0,01 % в сутки от общей массы вещества.
Женский половой гормон эстроген способствует выведению благодаря усилению эндокринных процессов, связанных с медью.
Характерные особенности кадмиевого обмена:
- Не существует нормальной системы гомеостатического контроля.
- Металл имеет свойство накапливаться, выводится очень медленно. Примерный период полувыведения — четверть века.
- Большей частью собирается в печени и почках.
- Нарушение эндокринных процессов, связанных с обменом цинка, меди, железа, селена и других элементов.
Нехватка
Дефицит элемента, вероятно, препятствует нормальному росту. Исследования в данной области проводились только на лабораторных животных, достоверных данных относительно человека нет.
Важно! Одна сигарета увеличивает содержание в организме кадмия на 0,0001 мг. Учитывая количество сигарет, выкуриваемых среднестатистическим курильщиком, можно сделать вывод, что курение действительно убивает.
Излишек
- Хронический кадмиоз — болезнь, которая развивается при чрезмерно высоком уровне кадмия. Болезнь поражает мочеполовую систему.
- Велика вероятность заболеваний, связанных с нарушением углеводного обмена, а также болезней, при которых неправильно усваивается белок. В результате глюкоза или белок оказываются в моче, что может привести к некрозу яичек.
- Возможны заболевания бронхов и легких. Из-за плохого всасывания кишечником железа может развиться малокровие.
- Повышение АД может привести к гипертонической болезни.
- Дегенеративные процессы в костях и суставах из-за того, что кадмий замещает кальций, вытесняя его из костей.
- Проблемы с обонянием, болезни носовой полости.
- Угроза онкологических заболеваний, связанная со злоупотреблением табакокурением.
Взаимодействие с другими веществами
- Активно взаимодействует с редкоземельными и двухвалентными металлами.
- Цинк и медь способствуют выведению металла из организма.
- Сера, селен, медь и цинк — вещества, способствующие медленному всасыванию металла в кишечнике.
- Растительная клетчатка также замедляет усвоение вещества.
Жившему в XVI веке алхимику и врачу Парацельсу приписывают знаменитые слова: «Все есть лекарство, все есть яд, и дело только в дозе». Являлся ли знаменитый швейцарец автором этих строк в действительности, нам уже не узнать никогда. Но то, что данное утверждение как нельзя более точно описывает действие кадмия на наш организм — сомнения не вызывает.