جونار نوردبرج
الحدوث والاستخدامات
يحتوي الكادميوم (Cd) على العديد من أوجه التشابه الكيميائي والفيزيائي مع الزنك ويوجد مع الزنك في الطبيعة. في المعادن والخامات ، يكون للكادميوم والزنك عمومًا نسبة 1: 100 إلى 1: 1,000.
يتميز الكادميوم بمقاومة عالية للتآكل وقد استخدم على نطاق واسع في الطلاء الكهربائي للمعادن الأخرى ، وخاصة الفولاذ والحديد. غالبًا ما يتم معالجة البراغي والصواميل والأقفال والأجزاء المختلفة للطائرات والسيارات بالكادميوم من أجل مقاومة التآكل. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، يتم استخدام 8 ٪ فقط من إجمالي الكادميوم المكرر للطلاء والطلاء. تستخدم مركبات الكادميوم (30٪ من الاستخدام في البلدان المتقدمة) كأصباغ ومثبتات في البلاستيك ، ويستخدم الكادميوم أيضًا في سبائك معينة (3٪). تشتمل البطاريات الصغيرة القابلة لإعادة الشحن التي تحتوي على الكادميوم ، والمستخدمة ، على سبيل المثال ، في الهواتف المحمولة ، على زيادة سريعة في استخدام الكادميوم (تم استخدام 55٪ من إجمالي الكادميوم في البلدان الصناعية في عام 1994 في البطاريات).
يوجد الكادميوم في أملاح غير عضوية مختلفة. والأكثر أهمية هو ستيرات الكادميوم، والذي يستخدم كمثبت للحرارة في بلاستيك البولي فينيل كلوريد (PVC). كبريتيد الكادميوم و كبريتات الكادميوم تستخدم كأصباغ صفراء وحمراء في البلاستيك والألوان. يستخدم كبريتيد الكادميوم أيضًا في الخلايا الضوئية والشمسية. كلوريد الكادميوم يعمل كمبيد للفطريات ، ومكون في حمامات الطلاء الكهربائي ، وملون للألعاب النارية ، ومضاف إلى محلول التعليب ، ورائع في صباغة وطباعة المنسوجات. كما أنها تستخدم في إنتاج أفلام فوتوغرافية معينة وفي صناعة المرايا والطلاءات الخاصة للأنابيب المفرغة الإلكترونية. أكسيد الكادميوم هو عامل كهربائي ، مادة انطلاق لمثبتات الحرارة PVC ومكون من سبائك الفضة والفوسفور وأشباه الموصلات والزجاج والسيراميك.
يمكن أن يمثل الكادميوم خطرًا بيئيًا ، وقد أدخلت العديد من البلدان إجراءات تشريعية تهدف إلى تقليل استخدام الكادميوم وانتشاره البيئي اللاحق.
الأيض والتراكم
يبلغ امتصاص الجهاز الهضمي للكادميوم المبتلع حوالي 2 إلى 6٪ في الظروف العادية. الأفراد الذين لديهم مخزون منخفض من الحديد في الجسم ، والذي ينعكس من خلال التركيزات المنخفضة من الفيريتين في الدم ، قد يكون لديهم امتصاص أعلى بكثير من الكادميوم ، حتى 20٪ من جرعة معينة من الكادميوم. يمكن أيضًا امتصاص كميات كبيرة من الكادميوم عن طريق الرئة من استنشاق دخان التبغ أو من التعرض المهني لغبار الكادميوم الجوي. يقدر الامتصاص الرئوي لغبار الكادميوم المستنشق بنسبة 20 إلى 50٪. بعد الامتصاص عن طريق الجهاز الهضمي أو الرئة ، يتم نقل الكادميوم إلى الكبد ، حيث يبدأ إنتاج بروتين منخفض الوزن الجزيئي رابط للكادميوم ، ميتالوثيونين.
حوالي 80 إلى 90 ٪ من إجمالي كمية الكادميوم في الجسم تعتبر مرتبطة بالميتالوثيونين. هذا يمنع أيونات الكادميوم الحرة من ممارسة آثارها السامة. من المحتمل أن كميات صغيرة من الكادميوم المرتبط بالميتالوثيونين تغادر الكبد باستمرار ويتم نقلها إلى الكلية عن طريق الدم. يتم ترشيح الميتالوثيونين مع الكادميوم المرتبط به من خلال الكبيبات إلى البول الأساسي. مثل البروتينات والأحماض الأمينية الأخرى ذات الوزن الجزيئي المنخفض ، يتم بعد ذلك إعادة امتصاص مركب ميتالوثيونين - كادميوم من البول الأساسي إلى الخلايا الأنبوبية القريبة ، حيث تعمل الإنزيمات الهاضمة على تحلل البروتينات المبتلعة إلى ببتيدات أصغر وأحماض أمينية. تنتج أيونات الكادميوم الحرة في الخلايا عن تحلل الميتالوثيونين وبدء توليف جديد من الميتالوثيونين ، وربط الكادميوم ، وبالتالي حماية الخلية من أيونات الكادميوم عالية السمية. يعتبر ضعف الكلى يحدث عندما يتم تجاوز قدرة الخلايا الأنبوبية على إنتاج الميتالوثيونين.
تحتوي الكلى والكبد على أعلى تركيزات من الكادميوم ، حيث تحتوي معًا على حوالي 50٪ من عبء الكادميوم في الجسم. تركيز الكادميوم في قشرة الكلى ، قبل حدوث تلف الكلى الناجم عن الكادميوم ، يكون بشكل عام حوالي 15 ضعف التركيز في الكبد. يتم التخلص من الكادميوم ببطء شديد. ونتيجة لذلك ، يتراكم الكادميوم في الجسم ، وتزداد التركيزات مع تقدم العمر وطول فترة التعرض. بناءً على تركيز الأعضاء في الأعمار المختلفة ، تم تقدير نصف العمر البيولوجي للكادميوم في البشر في حدود 7 إلى 30 عامًا.
السمية الحادة
استنشاق مركبات الكادميوم بتركيزات أعلى من 1 مجم كادميوم / م3 في الهواء لمدة 8 ساعات ، أو بتركيزات أعلى لفترات أقصر ، قد يؤدي إلى التهاب رئوي كيميائي ، وفي الحالات الشديدة وذمة رئوية. تحدث الأعراض بشكل عام في غضون 1 إلى 8 ساعات بعد التعرض. فهي تشبه الإنفلونزا وتشبه تلك الموجودة في حمى الدخان المعدني. الأعراض الأكثر شدة للالتهاب الرئوي الكيميائي والوذمة الرئوية قد يكون لها فترة كمون تصل إلى 24 ساعة. قد تحدث الوفاة بعد 4 إلى 7 أيام. التعرض للكادميوم في الهواء بتركيزات تزيد عن 5 مجم كادميوم / م3 من المرجح أن يحدث عندما يتم صهر سبائك الكادميوم أو لحامها أو لحامها. يؤدي تناول المشروبات الملوثة بالكادميوم بتركيزات تزيد عن 15 ملغ من الكادميوم / لتر إلى ظهور أعراض التسمم الغذائي. تتمثل الأعراض في الغثيان والقيء وآلام في البطن وأحيانًا الإسهال. قد تكون مصادر تلوث الطعام هي الأواني والمقالي ذات الزجاج المحتوي على الكادميوم ولحام الكادميوم المستخدم في آلات بيع المشروبات الساخنة والباردة. في الحيوانات ، يؤدي إعطاء الكادميوم بالحقن بجرعات تزيد عن 2 مجم من الكادميوم / كجم من وزن الجسم إلى نخر الخصية. لم يتم الإبلاغ عن مثل هذا التأثير في البشر.
سمية المزمنة
تم الإبلاغ عن تسمم مزمن بالكادميوم بعد التعرض المهني لفترات طويلة لأبخرة أكسيد الكادميوم وغبار أكسيد الكادميوم وستيرات الكادميوم. قد تكون التغييرات المرتبطة بالتسمم المزمن بالكادميوم موضعية ، وفي هذه الحالة تشمل الجهاز التنفسي ، أو قد تكون نظامية ناتجة عن امتصاص الكادميوم. تشمل التغيرات الجهازية تلف الكلى المصحوب بالبروتينات وفقر الدم. يعد مرض الرئة على شكل انتفاخ رئوي من الأعراض الرئيسية عند التعرض الشديد للكادميوم في الهواء ، بينما يعد ضعف الكلى وتلفها من أبرز النتائج بعد التعرض طويل الأمد لمستويات منخفضة من الكادميوم في هواء غرفة العمل أو عن طريق الطعام الملوث بالكادميوم. يوجد فقر الدم الخفيف في كثير من الأحيان بين العمال المعرضين لمستويات عالية من الكادميوم. قد يكون هذا بسبب زيادة تدمير خلايا الدم الحمراء ونقص الحديد. يمكن أيضًا ملاحظة تغير لون أعناق الأسنان باللون الأصفر وفقدان حاسة الشم (فقدان الشم) في حالات التعرض لتركيزات عالية جدًا من الكادميوم.
يعتبر انتفاخ الرئة أحد الآثار المحتملة للتعرض المطول للكادميوم في الهواء بتركيزات تزيد عن 0.1 مجم كادميوم / م.3. تم الإبلاغ عن التعرض لتركيزات حوالي 0.02 مجم كادميوم / م3 لأكثر من 20 عامًا يمكن أن تسبب تأثيرات رئوية معينة. يمكن أن يقلل انتفاخ الرئة الناجم عن الكادميوم من القدرة على العمل وقد يكون سببًا للعجز وقصر العمر. مع التعرض طويل المدى للكادميوم منخفض المستوى ، تكون الكلى هي العضو الأساسي (أي العضو الذي يتأثر أولاً). يتراكم الكادميوم في القشرة الكلوية. تم تقدير أن التركيزات التي تزيد عن 200 ميكروغرام من الكادميوم / غرام بالوزن الرطب تسبب خللاً وظيفيًا أنبوبيًا مع انخفاض إعادة امتصاص البروتينات من البول. هذا يسبب بيلة بروتينية أنبوبية مع زيادة إفراز البروتينات ذات الوزن الجزيئي المنخفض مثل
α و α-1-microglobulin (بروتين HC) و β-2-microglobulin وبروتين ربط الريتينول (RTB). ومع ذلك ، تشير الأبحاث الحديثة إلى أن التلف الأنبوبي قد يحدث عند مستويات منخفضة من الكادميوم في قشرة الكلى. مع تقدم ضعف الكلى ، تفقد البول أيضًا الأحماض الأمينية والجلوكوز والمعادن ، مثل الكالسيوم والفوسفور. قد يؤدي زيادة إفراز الكالسيوم والفوسفور إلى اضطراب التمثيل الغذائي للعظام ، وكثيرًا ما يتم الإبلاغ عن حصوات الكلى من قبل عمال الكادميوم. بعد التعرض لمستويات طويلة من متوسطة إلى عالية للكادميوم ، قد تتأثر الكبيبات أيضًا ، مما يؤدي إلى انخفاض معدل الترشيح الكبيبي. في الحالات الشديدة قد يتطور اليوريميا. أظهرت الدراسات الحديثة أن الخلل الكبيبي لا رجعة فيه ويعتمد على الجرعة. تم الإبلاغ عن تلين العظام في حالات التسمم الحاد بالكادميوم المزمن.
للوقاية من اختلال وظائف الكلى ، كما يتجلى في بيلة β-2-microglobulinuria ، خاصةً إذا كان من المحتمل أن يستمر التعرض المهني لأبخرة وغبار الكادميوم لمدة 25 عامًا (عند 8 ساعات يوم عمل و 225 يوم عمل / سنة) ، يوصى بأن يجب أن يظل متوسط تركيز الكادميوم القابل للتنفس في غرفة العمل أقل من 0.01 مجم / م3.
حدث التعرض المفرط للكادميوم في عموم السكان من خلال تناول الأرز الملوث والمواد الغذائية الأخرى ، وربما مياه الشرب. حدث مرض إتاي إتاي ، وهو نوع مؤلم من لين العظام ، مع ظهور كسور متعددة مع ضعف وظائف الكلى ، في اليابان في المناطق التي ترتفع فيها نسبة التعرض للكادميوم. على الرغم من أن التسبب في مرض إتاي إتاي لا يزال محل نزاع ، إلا أنه من المقبول عمومًا أن الكادميوم هو عامل المسببات المرضية الضروري. يجب التأكيد على أن تلف الكلى الناجم عن الكادميوم لا رجعة فيه وقد يزداد سوءًا حتى بعد توقف التعرض.
الكادميوم والسرطان
هناك أدلة قوية على العلاقات بين الجرعة والاستجابة وزيادة الوفيات من سرطان الرئة في العديد من الدراسات الوبائية على العمال المعرضين للكادميوم. التفسير معقد بسبب التعرض المتزامن لمعادن أخرى معروفة أو يشتبه في أنها مواد مسرطنة. ومع ذلك ، فشلت الملاحظات المستمرة للعمال المعرضين للكادميوم في تقديم دليل على زيادة الوفيات من سرطان البروستاتا ، كما كان يشتبه في البداية. قامت IARC في عام 1993 بتقييم مخاطر الإصابة بالسرطان من التعرض للكادميوم وخلصت إلى أنه ينبغي اعتباره مادة مسرطنة للإنسان. منذ ذلك الحين ، ظهرت أدلة وبائية إضافية بنتائج متناقضة إلى حد ما ، وبالتالي فإن السرطنة المحتملة للكادميوم لا تزال غير واضحة. من الواضح مع ذلك أن الكادميوم يمتلك خصائص مسرطنة قوية في التجارب على الحيوانات.
إجراءات السلامة والصحة
قشرة الكلى هي العضو المهم الذي يتعرض للكادميوم طويل الأمد عن طريق الهواء أو الطعام. يقدر التركيز الحرج بحوالي 200 ميكروغرام Cd / g بالوزن الرطب ، ولكن قد يكون أقل ، كما هو مذكور أعلاه. من أجل الحفاظ على تركيز قشرة الكلى دون هذا المستوى حتى بعد التعرض مدى الحياة ، يجب ألا يتجاوز متوسط تركيز الكادميوم في هواء غرفة العمل (8 ساعات في اليوم) 0.01 مجم / م.3.
يجب تصميم عمليات وعمليات العمل التي قد تطلق أبخرة الكادميوم أو الغبار في الغلاف الجوي للحفاظ على مستويات التركيز عند الحد الأدنى ، وإذا كان ذلك ممكنًا ، يجب تغطيتها وتزويدها بتهوية العادم. عندما يتعذر الحفاظ على التهوية الكافية (على سبيل المثال ، أثناء اللحام والقطع) ، يجب حمل أجهزة التنفس وأخذ عينات من الهواء لتحديد تركيز الكادميوم. في المناطق التي بها مخاطر الجسيمات المتطايرة والبقع الكيميائية والحرارة المشعة وما إلى ذلك (على سبيل المثال ، بالقرب من خزانات الطلاء بالكهرباء والأفران) ، يجب على العمال ارتداء معدات السلامة المناسبة ، مثل حماية العين والوجه واليد والذراع والملابس الكتيمة. يجب توفير مرافق صحية مناسبة ، ويجب تشجيع العمال على الاغتسال قبل الوجبات والغسل جيدًا وتغيير الملابس قبل مغادرة العمل. يجب حظر التدخين والأكل والشرب في مناطق العمل. يمكن أن يكون التبغ الملوث بغبار الكادميوم من غرف العمل طريقًا مهمًا للتعرض. لا ينبغي حمل السجائر وتبغ الغليون في غرفة العمل. يجب ترشيح هواء العادم الملوث ، ويجب على الأشخاص المسؤولين عن مجمعات الغبار والمرشحات ارتداء أجهزة التنفس أثناء العمل على الجهاز.
لضمان عدم حدوث تراكم مفرط للكادميوم في الكلى ، يجب فحص مستويات الكادميوم في الدم والبول بانتظام. تعتبر مستويات الكادميوم في الدم بشكل أساسي مؤشرًا على التعرض في الأشهر القليلة الماضية ، ولكن يمكن استخدامها لتقييم عبء الجسم بعد سنوات قليلة من توقف التعرض. قيمة 100 نانومول كادميوم / لتر من الدم الكامل هي مستوى حرج تقريبي إذا كان التعرض منتظمًا لفترات طويلة. يمكن استخدام قيم الكادميوم في البول لتقدير عبء جسم الكادميوم ، بشرط عدم حدوث تلف في الكلى. قدّرت منظمة الصحة العالمية أن 10 نانومول / مليمول كرياتينين هو التركيز الذي لا ينبغي أن يحدث خلل في وظائف الكلى دونه. ومع ذلك ، فقد أظهرت الأبحاث الحديثة أن ضعف الكلى قد يحدث بالفعل عند حوالي 5 نانومول / مليمول كرياتينين.
نظرًا لأن مستويات الدم والبول المذكورة هي المستويات التي لوحظ فيها تأثير الكادميوم على الكلى ، فمن المستحسن تطبيق تدابير التحكم عندما تتجاوز التركيزات الفردية للكادميوم في البول و / أو في الدم 50 نانومول / لتر في الدم الكامل أو
3 نانومول / مليمول كرياتينين على التوالي. يجب إجراء الفحوصات الطبية قبل التوظيف للعمال الذين سيتعرضون لغبار أو أبخرة الكادميوم. يجب على الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات في الجهاز التنفسي أو الكلى تجنب مثل هذا العمل. يجب إجراء الفحص الطبي للعمال المعرضين للكادميوم مرة واحدة على الأقل كل عام. في العمال المعرضين للكادميوم لفترات أطول ، يجب إجراء قياسات كمية لـ ß-2-microglobulin أو غيرها من البروتينات منخفضة الوزن الجزيئي ذات الصلة في البول بانتظام. يجب ألا تتجاوز تركيزات ß-2-microglobulin في البول عادة 34 ميكروغرام / مليمول كرياتينين.
علاج التسمم بالكادميوم
يجب على الأشخاص الذين تناولوا أملاح الكادميوم أن يتقيأوا أو يغسلوا المعدة ؛ يجب إبعاد الأشخاص المعرضين للاستنشاق الحاد عن التعرض وإعطاؤهم العلاج بالأكسجين إذا لزم الأمر. لا يوجد علاج محدد للتسمم المزمن بالكادميوم ، ويجب الاعتماد على علاج الأعراض. كقاعدة عامة ، يُمنع استخدام عوامل مخلبية مثل BAL و EDTA لأنها سامة كلوية مع الكادميوم.