Poluarea Mediului cu Cadmiu

Metalele grele care se găsesc în mediu provin dintr-o varietatre de surse ca de exemplu: fenomene naturale, minerit, coroziunea solului, deversări industriale, dezvoltarea umană, tratarile cu pesticide, poluarea atmosferică etc.

Doar o parte din metalele întâlnite în natură sunt nutritive (esenţiale). Din categoria metalelor neesenţiale sunt metalele grele, acestea au densitatea mai mare de 5 g/cm3 si o masă atomică mai mare decât a calciului. Majoritatea metalelor grele sunt foarte toxice deoarece, sub formă ionică sau în diferiţi compuşi, sunt solubili în apă şi pot fi absorbiţi cu uşurinţă de ţesuturile vegetale şi animale. După absorbţie aceste metale tind să se lege de biomolecule precum proteinele şi acizii nucleici, afectându-le funcţiile.

Izbucnirea bolii ”ouch-ouch” în Japonia, a reprezentat momentul istoric care a adus pentru prima dată în atenţia lumii riscul otravirii cu cadmiu a mediului. În 1945, fermierii japonezi care locuiau în apropierea minei de Zn-Cd-Pb de lângă Kamioka au început să sufere de dureri de spate şi ale picioarelor, fracturi, decalcificare şi deformarea scheletului osos în cazuri avansate. Boala a fost corlată cu concentraţia mare de Cd din produse datorită irigării cu apă contaminată.

Creşterea utilizării Cd şi a emisiilor pentru producerea lui, ca şi a Pb şi a oţelului, utilizarea combustibililor fosili şi a fertilizatorilor fosfatici din ce în ce mai mult în ultimile decenii şi combinat cu timpul îndelungat de persistenţă al cadmiului (t = 10 – 15 ani) a fost reintrodus conceptul bolii ”ouch-ouch”. Mulţi cercetători consideră Cd ca fiind unul din cele mai toxice elemente în urme care se găsesc în mediu. Plantele, animalele şi oamenii sunt supuse toxicităţii acestui metal în moduri diferite dar similare. Ca şi celelalte metale grele Cd se leagă rapid de proteinele extra şi intracelulare, acest lucru ducând la ruperea membranei şi întreruperea funcţiilor celulei.

Expunerea la cadmiul din mediu

În aer. Expunerea omului la Cd are loc atât la locul de muncă cât şi în mediu. Expunerea la locul de muncă constă în special în inhalarea de aer contaminat în anumite industrii: minerit, industria metalorgică, arderea combustibililor fosili, aplicarea de fertilizatori şi fungicide, reciclarea uleiului de motor, incinerarea produselor ce conţin Cd. În zonele unde nu există industrii care să producă poluare cu Cd, nivelul Cd în aer este de 1 ng/m3, deci un adult inhalează 20 – 50 ng/zi. Fumul de tigară este una dun sursele de expunere a oamenilor la intoxicarea cu Cd, deoarece acesta se absoarbe mai usor prin plămâni decât gastrointestinal. Fiecare ţigară conţine 1,5 – 2 µg Cd din care 70% trece în fumul de ţigară.

În apa. Cd nu prezintă un potenţial risc în oceane. În apele curgătoare şi estuare acumularea anormală are loc ca urmare a surselor antropogenice şi naturale. În apele curgătoare în mod normal concentraţia Cd este mai mică de 10 ng/L, dar variază de la un loc la altul. Cantităţile mari de Cd se întâlnesc în lacuri şi mări şi provin din deşeuri de la mine de Pb, ulei de motor, cauciucuri şi industria chimică. Cantitatea de Cd din ape este determinată de pH, alcalinitatea dată de carbonaţi, concentraţia Ca şi Mg. Anionii Cl-, SO42- pot complexa cu Cd2+, dar acest lucru este puţin posibil în apele bine oxigenate. În apele marine Cd se găseşte ca şi CdCl2 peste 90%, iar în râuri se găseşte ca şi CdCO3.

În sol. Poluarea solului cu Cd are loc în special prin ploi torenţiale, depozitarea nămolului din canalizări pe terenurile agricole şi utilizarea fertilizatorilor fosfatici. În solurile acide Cd este mai mobil şi este mai puţin probabil de a fi adsorbit puternic de particulele de minerale, argilă şi nisip. Absorbţia Cd depinde de concentraţia lui, de pH, tipul de sol, durata de contact şi concentraţia liganzilor complecşi.

În alimente. Expunerea la Cd are loc în general prin hrană, deoarece acesta este bioacumulat de către plante. Legumele şi cerealele conţin adesea cantităţi mari de Cd. Prin hrană cantitatea de Cd ingerată este de 10 – 50 µg/zi în zonele necontaminate şi 200 – 1000 µg/zi în zonele contaminate.

Metabolismul cadmiului

Cel mai des oamenii sunt expuşi la Cd prin hrană, dar inhalarea este mai periculoasă decât ingestia, aceasta deoarece organele corpului sunt supuse unui contact intim şi direct la metal. Din Cd inhalat 25 – 40% este reţinut, iar din cel ingerat este absorbit doar 5 – 10% (Schema 1). După adsorbţie Cd trece în plasmă , legat de albumină. Cd legat este uşor absorbit de de către ţesuturi, preferenţial de către ficat. Din ficat Cd prezintă un ciclu apafent, legat de metaltioneine(MT), prin sânge ajunge la rinichi şi în mai mică măsură în ţesutul muscular şi osase. În Japonia în urma unui studiu făcut pe păsări s-a constatat că bioacumularea este cea mai mare în rinichi, apoi în ficat şi în final în ouă. Eliminarea are loc în cantităţi mici 10% prin urină, iar rata de eliminare este de 0,005%/zi începând după vârsta de 50 ani.