Gunnar Nordberg
Evento e usi
Il cadmio (Cd) ha molte somiglianze chimiche e fisiche con lo zinco e si trova insieme allo zinco in natura. Nei minerali e nei minerali, il cadmio e lo zinco hanno generalmente un rapporto da 1:100 a 1:1,000.
Il cadmio è altamente resistente alla corrosione ed è stato ampiamente utilizzato per la galvanica di altri metalli, principalmente acciaio e ferro. Viti, dadi, serrature e parti varie per aerei e autoveicoli sono frequentemente trattate con cadmio per resistere alla corrosione. Al giorno d'oggi, tuttavia, solo l'8% di tutto il cadmio raffinato viene utilizzato per placcature e rivestimenti. I composti di cadmio (30% dell'uso nei paesi sviluppati) sono usati come pigmenti e stabilizzanti nelle materie plastiche e il cadmio è usato anche in alcune leghe (3%). Le piccole batterie portatili ricaricabili contenenti cadmio, utilizzate, ad esempio, nei telefoni cellulari, comprendono un utilizzo in rapido aumento di cadmio (il 55% di tutto il cadmio nei paesi industrializzati nel 1994 era utilizzato nelle batterie).
Il cadmio si trova in vari sali inorganici. Il più importante è stearato di cadmio, che viene utilizzato come stabilizzante termico nelle materie plastiche in cloruro di polivinile (PVC). Solfuro di cadmio ed solfoselenuro di cadmio sono usati come pigmenti gialli e rossi nelle materie plastiche e nei colori. Il solfuro di cadmio è utilizzato anche nelle celle fotografiche e solari. Cloruro di cadmio agisce come fungicida, ingrediente nei bagni galvanici, colorante per articoli pirotecnici, additivo alla soluzione stagnante e mordente nella tintura e stampa dei tessuti. Viene anche utilizzato nella produzione di alcune pellicole fotografiche e nella fabbricazione di specchi speciali e rivestimenti per tubi a vuoto elettronici. Ossido di cadmio è un agente galvanico, un materiale di partenza per stabilizzanti termici in PVC e un componente di leghe d'argento, fosfori, semiconduttori e smalti per vetro e ceramica.
Il cadmio può rappresentare un pericolo ambientale e molti paesi hanno introdotto azioni legislative volte a ridurre l'uso e la successiva diffusione ambientale del cadmio.
Metabolismo e accumulo
L'assorbimento gastrointestinale del cadmio ingerito è di circa il 2-6% in condizioni normali. Individui con basse riserve di ferro corporeo, riflesse da basse concentrazioni di ferritina sierica, possono avere un assorbimento di cadmio considerevolmente più elevato, fino al 20% di una data dose di cadmio. Quantità significative di cadmio possono anche essere assorbite attraverso i polmoni dall'inalazione del fumo di tabacco o dall'esposizione professionale alla polvere di cadmio atmosferica. L'assorbimento polmonare della polvere di cadmio respirabile inalata è stimato tra il 20 e il 50%. Dopo l'assorbimento attraverso il tratto gastrointestinale o il polmone, il cadmio viene trasportato al fegato, dove viene avviata la produzione di una proteina a basso peso molecolare legante il cadmio, la metallotioneina.
Si ritiene che circa l'80-90% della quantità totale di cadmio nel corpo sia legato alla metallotioneina. Ciò impedisce agli ioni cadmio liberi di esercitare i loro effetti tossici. È probabile che piccole quantità di cadmio legato alla metallotioneina lascino costantemente il fegato e vengano trasportate ai reni attraverso il sangue. La metallotioneina con il cadmio ad essa legato viene filtrata attraverso i glomeruli nell'urina primaria. Come altre proteine e amminoacidi a basso peso molecolare, il complesso metallotioneina-cadmio viene successivamente riassorbito dall'urina primaria nelle cellule tubulari prossimali, dove gli enzimi digestivi degradano le proteine inghiottite in peptidi e amminoacidi più piccoli. Gli ioni cadmio liberi nelle cellule derivano dalla degradazione della metallotioneina e avviano una nuova sintesi di metallotioneina, legandosi al cadmio e proteggendo così la cellula dagli ioni cadmio liberi altamente tossici. Si ritiene che la disfunzione renale si verifichi quando viene superata la capacità di produzione di metallotioneina delle cellule tubulari.
Il rene e il fegato hanno le più alte concentrazioni di cadmio, insieme contengono circa il 50% del carico corporeo di cadmio. La concentrazione di cadmio nella corteccia renale, prima che si verifichi il danno renale indotto dal cadmio, è generalmente circa 15 volte la concentrazione nel fegato. L'eliminazione del cadmio è molto lenta. Di conseguenza, il cadmio si accumula nel corpo, le cui concentrazioni aumentano con l'età e la durata dell'esposizione. Sulla base della concentrazione di organi a diverse età, l'emivita biologica del cadmio nell'uomo è stata stimata nell'intervallo da 7 a 30 anni.
Tossicità acuta
Inalazione di composti di cadmio a concentrazioni superiori a 1 mg Cd/m3 in aria per 8 ore, oa concentrazioni più elevate per periodi più brevi, può causare polmonite chimica e, nei casi più gravi, edema polmonare. I sintomi si verificano generalmente entro 1-8 ore dopo l'esposizione. Sono simil-influenzali e simili a quelli della febbre da fumi metallici. I sintomi più gravi della polmonite chimica e dell'edema polmonare possono avere un periodo di latenza fino a 24 ore. La morte può verificarsi dopo 4-7 giorni. Esposizione al cadmio nell'aria a concentrazioni superiori a 5 mg Cd/m3 è più probabile che si verifichi dove le leghe di cadmio sono fuse, saldate o brasate. L'ingestione di bevande contaminate da cadmio a concentrazioni superiori a 15 mg Cd/l dà luogo a sintomi di intossicazione alimentare. I sintomi sono nausea, vomito, dolori addominali e talvolta diarrea. Fonti di contaminazione alimentare possono essere pentole e padelle con vetri contenenti cadmio e saldature al cadmio utilizzate nei distributori automatici di bevande calde e fredde. Negli animali la somministrazione parenterale di cadmio a dosi superiori a 2 mg Cd/kg di peso corporeo provoca necrosi del testicolo. Nessun effetto simile è stato riportato negli esseri umani.
Tossicità cronica
L'avvelenamento cronico da cadmio è stato segnalato dopo una prolungata esposizione professionale a fumi di ossido di cadmio, polvere di ossido di cadmio e stearato di cadmio. I cambiamenti associati all'avvelenamento cronico da cadmio possono essere locali, nel qual caso coinvolgono le vie respiratorie, oppure possono essere sistemici, derivanti dall'assorbimento di cadmio. I cambiamenti sistemici includono danno renale con proteinuria e anemia. La malattia polmonare sotto forma di enfisema è il sintomo principale in caso di forte esposizione al cadmio nell'aria, mentre la disfunzione e il danno renale sono i risultati più importanti dopo l'esposizione a lungo termine a livelli inferiori di cadmio nell'aria del laboratorio o attraverso alimenti contaminati da cadmio. Una lieve anemia ipocromica si riscontra frequentemente tra i lavoratori esposti ad alti livelli di cadmio. Ciò può essere dovuto sia all'aumentata distruzione dei globuli rossi sia alla carenza di ferro. In caso di esposizione a concentrazioni molto elevate di cadmio si possono osservare anche una colorazione gialla del collo dei denti e la perdita dell'olfatto (anosmia).
L'enfisema polmonare è considerato un possibile effetto dell'esposizione prolungata al cadmio nell'aria a concentrazioni superiori a 0.1 mg Cd/m3. È stato riportato che l'esposizione a concentrazioni di circa 0.02 mg Cd/m3 per più di 20 anni può causare alcuni effetti polmonari. L'enfisema polmonare indotto dal cadmio può ridurre la capacità lavorativa e può essere causa di invalidità e accorciamento della vita. Con l'esposizione a lungo termine a basso livello di cadmio, il rene è l'organo critico (cioè l'organo colpito per primo). Il cadmio si accumula nella corteccia renale. È stato precedentemente stimato che concentrazioni superiori a 200 µg Cd/g di peso umido causino disfunzione tubulare con ridotto riassorbimento delle proteine dall'urina. Ciò provoca proteinuria tubulare con aumento dell'escrezione di proteine a basso peso molecolare come
α,α-1-microglobulina (proteina HC), β-2-microglobulina e proteina legante il retinolo (RTB). Ricerche recenti suggeriscono, tuttavia, che il danno tubulare può verificarsi a livelli inferiori di cadmio nella corteccia renale. Con il progredire della disfunzione renale, anche gli aminoacidi, il glucosio e i minerali, come il calcio e il fosforo, vengono persi nelle urine. L'aumento dell'escrezione di calcio e fosforo può disturbare il metabolismo osseo e i calcoli renali sono frequentemente segnalati dai lavoratori del cadmio. Dopo livelli medio-alti di esposizione al cadmio a lungo termine, anche i glomeruli renali possono essere colpiti, portando a una diminuzione della velocità di filtrazione glomerulare. Nei casi più gravi può svilupparsi uremia. Studi recenti hanno dimostrato che la disfunzione glomerulare è irreversibile e dose-dipendente. L'osteomalacia è stata segnalata in casi di grave avvelenamento cronico da cadmio.
Al fine di prevenire la disfunzione renale, come manifestata dalla β-2-microglobulinuria, in particolare se l'esposizione professionale ai fumi e alla polvere di cadmio può durare per 25 anni (a 8 ore lavorative al giorno e 225 giorni lavorativi/anno), si raccomanda che il la concentrazione media di cadmio respirabile nel laboratorio deve essere mantenuta al di sotto di 0.01 mg/m3.
L'eccessiva esposizione al cadmio si è verificata nella popolazione generale attraverso l'ingestione di riso contaminato e altri prodotti alimentari e possibilmente acqua potabile. La malattia itai-itai, un tipo doloroso di osteomalacia, con fratture multiple che compaiono insieme a disfunzione renale, si è verificata in Giappone in aree ad alta esposizione al cadmio. Sebbene la patogenesi della malattia itai-itai sia ancora controversa, è generalmente accettato che il cadmio sia un fattore eziologico necessario. Va sottolineato che il danno renale indotto dal cadmio è irreversibile e può peggiorare anche dopo che l'esposizione è cessata.
Cadmio e cancro
Diversi studi epidemiologici su lavoratori esposti al cadmio mostrano una forte evidenza di relazioni dose-risposta e di un aumento della mortalità per cancro del polmone. L'interpretazione è complicata da esposizioni concomitanti ad altri metalli che sono cancerogeni noti o sospetti. Le continue osservazioni dei lavoratori esposti al cadmio, tuttavia, non sono riuscite a fornire prove di un aumento della mortalità per cancro alla prostata, come inizialmente sospettato. La IARC nel 1993 ha valutato il rischio di cancro derivante dall'esposizione al cadmio e ha concluso che dovrebbe essere considerato cancerogeno per l'uomo. Da allora sono emerse ulteriori prove epidemiologiche con risultati alquanto contraddittori, e la possibile cancerogenicità del cadmio rimane quindi poco chiara. È tuttavia chiaro che il cadmio possiede forti proprietà cancerogene negli esperimenti sugli animali.
Misure di sicurezza e salute
La corteccia renale è l'organo critico con l'esposizione a lungo termine al cadmio attraverso l'aria o il cibo. La concentrazione critica è stimata in circa 200 µg Cd/g di peso umido, ma può essere inferiore, come detto sopra. Al fine di mantenere la concentrazione della corteccia renale al di sotto di questo livello anche dopo l'esposizione per tutta la vita, la concentrazione media di cadmio nell'aria del laboratorio (8 ore al giorno) non deve superare 0.01 mg Cd/m3.
I processi di lavoro e le operazioni che possono rilasciare nell'atmosfera fumi o polvere di cadmio dovrebbero essere progettati per mantenere i livelli di concentrazione al minimo e, se possibile, essere chiusi e dotati di ventilazione di scarico. Quando è impossibile mantenere un'adeguata ventilazione (ad es. durante la saldatura e il taglio), devono essere indossati respiratori e l'aria deve essere campionata per determinare la concentrazione di cadmio. Nelle aree a rischio di particelle volanti, spruzzi di sostanze chimiche, calore radiante e così via (ad esempio, vicino a vasche e forni galvanici), i lavoratori devono indossare attrezzature di sicurezza adeguate, come protezione per occhi, viso, mani e braccia e indumenti impermeabili. Dovrebbero essere forniti servizi igienici adeguati e i lavoratori dovrebbero essere incoraggiati a lavarsi prima dei pasti ea lavarsi accuratamente ea cambiarsi prima di lasciare il lavoro. Dovrebbe essere vietato fumare, mangiare e bere nelle aree di lavoro. Il tabacco contaminato con polvere di cadmio proveniente dai locali di lavoro può essere un'importante via di esposizione. Sigarette e tabacco da pipa non devono essere portati in laboratorio. L'aria di scarico contaminata deve essere filtrata e le persone incaricate dei collettori di polvere e dei filtri devono indossare respiratori mentre lavorano sull'apparecchiatura.
Per garantire che non si verifichi un eccessivo accumulo di cadmio nei reni, i livelli di cadmio nel sangue e nelle urine devono essere controllati regolarmente. I livelli di cadmio nel sangue sono principalmente un'indicazione dell'esposizione degli ultimi mesi, ma possono essere utilizzati per valutare il carico corporeo alcuni anni dopo la cessazione dell'esposizione. Un valore di 100 nmol Cd/l sangue intero è un livello critico approssimativo se l'esposizione è regolare per lunghi periodi. I valori di cadmio nelle urine possono essere utilizzati per stimare il carico corporeo di cadmio, a condizione che non si sia verificato danno renale. L'OMS ha stimato che 10 nmol/mmol di creatinina è la concentrazione al di sotto della quale non dovrebbero verificarsi disfunzioni renali. Recenti ricerche hanno, tuttavia, dimostrato che la disfunzione renale può verificarsi già a circa 5 nmol/mmol di creatinina.
Poiché i suddetti livelli ematici e urinari sono livelli ai quali è stata osservata l'azione del cadmio sui reni, si raccomanda di applicare misure di controllo ogni volta che le singole concentrazioni di cadmio nelle urine e/o nel sangue superano i 50 nmol/l di sangue intero o
rispettivamente 3 nmol/mmol di creatinina. Ai lavoratori che saranno esposti a polvere o fumi di cadmio dovrebbero essere sottoposti esami medici prima dell'assunzione. Le persone con disturbi respiratori o renali dovrebbero evitare tali lavori. La visita medica dei lavoratori esposti al cadmio dovrebbe essere effettuata almeno una volta all'anno. Nei lavoratori esposti al cadmio per periodi più lunghi, devono essere effettuate regolarmente misurazioni quantitative della ß-2-microglobulina o di altre proteine a basso peso molecolare rilevanti nelle urine. Le concentrazioni di ß-2-microglobulina nelle urine normalmente non devono superare i 34 µg/mmol di creatinina.
Trattamento dell'avvelenamento da cadmio
Le persone che hanno ingerito sali di cadmio dovrebbero essere indotte a vomitare o sottoposte a lavanda gastrica; le persone esposte all'inalazione acuta devono essere allontanate dall'esposizione e sottoposte a ossigenoterapia se necessario. Non è disponibile alcun trattamento specifico per l'avvelenamento cronico da cadmio e si deve fare affidamento su un trattamento sintomatico. Di norma la somministrazione di agenti chelanti come BAL ed EDTA è controindicata poiché sono nefrotossici in combinazione con il cadmio.