グンナー・ノードバーグ
出現と用途
カドミウム (Cd) は亜鉛と多くの化学的および物理的類似性を持ち、自然界では亜鉛と一緒に存在します。 鉱物や鉱石では、カドミウムと亜鉛の比率は一般に 1:100 ～ 1:1,000 です。
カドミウムは耐腐食性が高く、主に鋼鉄や鉄などの他の金属の電気めっきに広く使用されています。 ねじ、ねじナット、ロック、および航空機や自動車のさまざまな部品は、腐食に耐えるためにカドミウムで処理されることがよくあります。 しかし、今日では、すべての精製カドミウムのうち、メッキやコーティングに使用されているのはわずか 8% にすぎません。 カドミウム化合物 (先進国での使用量の 30%) はプラスチックの顔料および安定剤として使用され、カドミウムは特定の合金 (3%) にも使用されています。 携帯電話などで使用される、充電式の小型携帯用カドミウム含有電池では、カドミウムの使用量が急速に増加しています (55 年の工業国では、全カドミウムの 1994% が電池に使用されていました)。
カドミウムは、さまざまな無機塩で発生します。 最も重要なのは ステアリン酸カドミウム、ポリ塩化ビニル (PVC) プラスチックの熱安定剤として使用されます。 硫化カドミウム & カドミウムスルホセレナイド プラスチックや色の黄色と赤色の顔料として使用されます。 硫化カドミウムは、光電池や太陽電池にも使用されています。 塩化カドミウム 殺菌剤、電気めっき浴の成分、火工品の着色剤、錫メッキ溶液への添加剤、織物の染色および印刷における媒染剤として機能します。 また、特定の写真フィルムの製造や、電子真空管用の特殊な鏡やコーティングの製造にも使用されます。 酸化カドミウム 電気めっき剤、PVC 熱安定剤の出発原料、銀合金、蛍光体、半導体、ガラスおよびセラミック釉薬の成分です。
カドミウムは環境への危険を表す可能性があり、多くの国は、カドミウムの使用とその後の環境への広がりを減らすことを目的とした立法措置を導入しています.
代謝と蓄積
摂取したカドミウムの消化管吸収率は、通常の状態で約 2 ～ 6% です。 低濃度の血清フェリチンによって反映される、体内の鉄貯蔵量が少ない人は、カドミウムの吸収がかなり高く、カドミウムの所定の投与量の最大 20% になる可能性があります。 かなりの量のカドミウムは、たばこの煙の吸入や、大気中のカドミウム粉塵への職業的暴露からも肺を介して吸収される可能性があります。 吸入された呼吸性カドミウム粉塵の肺吸収は、20 ～ 50% と推定されます。 カドミウムは、消化管または肺を介して吸収された後、肝臓に輸送され、そこでカドミウム結合低分子量タンパク質であるメタロチオネインの産生が開始されます。
体内のカドミウム総量の約80～90％がメタロチオネインと結合していると考えられています。 これにより、遊離カドミウム イオンが毒性作用を発揮するのを防ぎます。 少量のメタロチオネイン結合カドミウムが絶えず肝臓を離れ、血液を介して腎臓に輸送されている可能性があります. カドミウムが結合したメタロチオネインは、糸球体を通して一次尿にろ過されます。 他の低分子量タンパク質やアミノ酸と同様に、メタロチオネイン-カドミウム複合体はその後、一次尿から近位尿細管細胞に再吸収され、そこで消化酵素が飲み込まれたタンパク質をより小さなペプチドとアミノ酸に分解します。 細胞内の遊離カドミウム イオンは、メタロチオネインの分解によって生じ、メタロチオネインの新たな合成を開始し、カドミウムと結合して、毒性の高い遊離カドミウム イオンから細胞を保護します。 腎機能障害は、尿細管細胞のメタロチオネイン産生能を超えると起こると考えられています。
腎臓と肝臓はカドミウムの濃度が最も高く、合わせてカドミウムの身体負荷の約 50% を含んでいます。 カドミウムによる腎障害が発生する前の腎皮質中のカドミウム濃度は、一般に肝臓中の濃度の約 15 倍です。 カドミウムの除去は非常に遅いです。 この結果、カドミウムは体内に蓄積し、年齢や曝露時間とともに濃度が上昇します。 さまざまな年齢での臓器濃度に基づいて、ヒトにおけるカドミウムの生物学的半減期は 7 ～ 30 年の範囲と推定されています。
急性毒性
1 mg Cd/m を超える濃度のカドミウム化合物の吸入3 空気中に 8 時間、または高濃度で短時間放置すると、化学性肺炎を引き起こし、重篤な場合には肺水腫を引き起こす可能性があります。 症状は通常、暴露後 1 ～ 8 時間以内に発生します。 それらはインフルエンザに似ており、金属フューム熱に似ています。 化学性肺炎および肺水腫のより深刻な症状には、最大 24 時間の潜伏期間がある場合があります。 4～7日後に死亡することがあります。 空気中の濃度が 5 mg Cd/m を超えるカドミウムへの暴露3 カドミウム合金が製錬、溶接、またははんだ付けされる場所で発生する可能性が最も高くなります。 15 mg Cd/l を超える濃度のカドミウムで汚染された飲料を摂取すると、食中毒の症状が発生します。 症状は、吐き気、嘔吐、腹痛、時には下痢です。 食品汚染の原因は、温かい飲み物や冷たい飲み物の自動販売機で使用される、カドミウムを含む艶出しを施した鍋やフライパン、カドミウムのはんだ付けである可能性があります。 動物では、2 mg Cd/kg 体重を超える用量でのカドミウムの非経口投与は、精巣の壊死を引き起こします。 ヒトではそのような影響は報告されていません。
慢性毒性
慢性カドミウム中毒は、酸化カドミウムの煙、酸化カドミウムの粉塵、ステアリン酸カドミウムへの長期にわたる職業暴露の後に報告されています。 慢性カドミウム中毒に関連する変化は局所的である可能性があり、その場合は気道が関与するか、カドミウムの吸収に起因する全身的である可能性があります. 全身の変化には、タンパク尿および貧血を伴う腎臓の損傷が含まれます。 肺気腫の形態の肺疾患は、空気中のカドミウムに大量にさらされた場合の主な症状ですが、作業室の空気中またはカドミウムに汚染された食品を介して低レベルのカドミウムに長期間さらされた後の最も顕著な所見は、腎機能障害と損傷です。 軽度の低色素性貧血は、高レベルのカドミウムにさらされた労働者によく見られます。 これは、赤血球の破壊の増加と鉄欠乏の両方が原因である可能性があります. 非常に高濃度のカドミウムにさらされると、歯の首が黄色く変色したり、嗅覚が失われたりすることがあります (無嗅覚症)。
肺気腫は、0.1 mg Cd/m を超える濃度の空気中のカドミウムへの長期暴露の影響の可能性があると考えられています。3. 約 0.02 mg Cd/m の濃度への曝露が報告されています。3 20 年以上の使用は、特定の肺への影響を引き起こす可能性があります。 カドミウム誘発性肺気腫は、作業能力を低下させる可能性があり、障害や寿命の短縮の原因となる可能性があります。 長期にわたる低レベルのカドミウム暴露では、腎臓が重要な臓器です (つまり、最初に影響を受ける臓器)。 カドミウムは腎皮質に蓄積します。 200 μg Cd/g 湿重量を超える濃度は、尿からのタンパク質の再吸収の減少を伴う尿細管機能障害を引き起こすと以前に推定されていました。 これは尿細管タンパク尿を引き起こし、以下のような低分子量タンパク質の排泄が増加します。
α,α-1-ミクログロブリン (タンパク質 HC)、β-2-ミクログロブリン、およびレチノール結合タンパク質 (RTB)。 しかし、最近の研究では、腎皮質のカドミウム濃度が低いと尿細管損傷が発生する可能性があることが示唆されています。 腎機能障害が進行すると、アミノ酸、ブドウ糖、カルシウムやリンなどのミネラルも尿中に失われます。 カルシウムとリンの排泄の増加は骨代謝を乱す可能性があり、腎臓結石はカドミウム労働者によって頻繁に報告されています. 中レベルから高レベルのカドミウムに長期間さらされると、腎臓の糸球体も影響を受け、糸球体濾過率が低下する可能性があります。 重症の場合、尿毒症が発生することがあります。 最近の研究では、糸球体機能障害が不可逆的で用量依存的であることが示されています。 重度の慢性カドミウム中毒の場合、骨軟化症が報告されています。
β-2-ミクログロブリン尿症によって明らかになる腎機能障害を予防するために、特にカドミウムの煙や粉塵への職業的暴露が 25 年間続く可能性がある場合 (8 日 225 時間労働、0.01 労働日/年)、呼吸性カドミウムの平均作業室濃度は XNUMX mg/mXNUMX 未満に維持する必要があります。3.
一般の人々は、汚染された米やその他の食品、場合によっては飲料水を摂取することで、過度のカドミウム曝露が発生しています。 イタイイタイ病は、痛みを伴うタイプの骨軟化症であり、腎機能障害とともに多発骨折が出現し、日本ではカドミウム曝露の高い地域で発生しています。 イタイイタイ病の病因はまだ議論されていますが、カドミウムが必要な病因因子であることは一般的に認められています。 カドミウムによる腎臓の損傷は元に戻せず、暴露をやめた後でも悪化する可能性があることを強調しておく必要があります。
カドミウムとガン
カドミウムに曝露した労働者に関するいくつかの疫学的研究では、用量反応関係と肺がんによる死亡率の増加の強力な証拠があります。 発がん物質として知られている、または疑われる他の金属への同時暴露により、解釈が複雑になります。 しかし、カドミウムに暴露された労働者の継続的な観察は、最初に疑われたように、前立腺癌による死亡率の増加の証拠を得ることができませんでした. 1993 年に IARC は、カドミウムへの曝露による発がんリスクを評価し、カドミウムはヒトの発がん物質と見なされるべきであると結論付けました。 それ以来、追加の疫学的証拠がいくらか矛盾する結果をもたらしており、カドミウムの発がん性の可能性は不明のままです. それにもかかわらず、カドミウムが動物実験で強い発がん性を持っていることは明らかです。
安全衛生対策
腎皮質は、空気や食物を介して長期にわたってカドミウムにさらされる重要な器官です。 臨界濃度は約 200 µg Cd/g 湿重量と推定されますが、上記のようにそれより低い可能性があります。 生涯暴露後でも腎皮質濃度をこのレベル未満に保つために、作業室の空気中の平均カドミウム濃度 (8 日 0.01 時間) は XNUMX mg Cd/m を超えてはなりません。3.
カドミウムの煙や粉塵を大気中に放出する可能性のある作業工程や操作は、濃度レベルを最小限に抑えるように設計する必要があり、実行可能な場合は密閉し、排気装置を取り付ける必要があります。 適切な換気を維持できない場合 (溶接や切断中など) は、マスクを携帯し、カドミウム濃度を測定するために空気をサンプリングする必要があります。 飛散粒子、化学薬品の飛沫、輻射熱などの危険がある場所 (電気メッキ タンクや炉の近くなど) では、作業者は目、顔、手、腕の保護具、不浸透性の衣類などの適切な安全装備を着用する必要があります。 適切な衛生設備を提供する必要があり、労働者は食事の前に体を洗い、仕事を終える前によく洗い、着替えるよう奨励されるべきです。 作業エリアでの喫煙、飲食は禁止されるべきです。 作業室からのカドミウム粉塵で汚染されたタバコは、重要な曝露経路となる可能性があります。 たばこやパイプたばこは、作業室に持ち込まないでください。 汚染された排気はろ過する必要があり、集塵機とフィルターの担当者は、機器の作業中に呼吸器を着用する必要があります。
腎臓にカドミウムが過剰に蓄積しないようにするために、血中および尿中のカドミウム濃度を定期的にチェックする必要があります。 血液中のカドミウム濃度は、主に過去数か月の暴露の指標ですが、暴露が終わってから数年後の体への負担を評価するために使用できます. 100 nmol Cd/l 全血の値は、暴露が長期間定期的に行われる場合、おおよその臨界レベルです。 尿中のカドミウム値は、腎臓の損傷が発生していなければ、カドミウムの身体負荷を推定するために使用できます。 WHO は、10 nmol/mmol のクレアチニンが、それ以下では腎機能障害が発生しない濃度であると推定しています。 しかし、最近の研究では、すでに約 5 nmol/mmol クレアチニンで腎機能障害が発生する可能性があることが示されています。
前述の血中および尿中レベルは、腎臓に対するカドミウムの作用が観察されたレベルであるため、尿中および/または血液中のカドミウムの個々の濃度が全血または全血または
それぞれ 3 nmol/mmol クレアチニン。 カドミウムの粉塵や煙にさらされる労働者は、雇用前に健康診断を受ける必要があります。 呼吸器または腎臓に障害のある人は、そのような作業を避ける必要があります。 カドミウムにさらされた労働者の健康診断は、少なくとも年に 2 回実施する必要があります。 カドミウムに長期間さらされた労働者では、尿中のβ-2-ミクログロブリンまたはその他の関連する低分子量タンパク質の定量的測定を定期的に行う必要があります。 尿中のβ-34-ミクログロブリン濃度は通常、クレアチニンXNUMXmmol当たりXNUMXμgを超えてはなりません。
カドミウム中毒の治療
カドミウム塩を摂取した人は、嘔吐させるか、胃洗浄を行う必要があります。 急性吸入にさらされた人は、暴露から遠ざけ、必要に応じて酸素療法を行う必要があります。 慢性カドミウム中毒に対する特別な治療法はなく、対症療法に頼る必要があります。 原則として、BAL や EDTA などのキレート剤の投与は、カドミウムとの組み合わせで腎毒性があるため禁忌です。