3.2.3. Кадмий (Cd)

О большой опасности загрязнения почвы кадмием свидетельствует массовая интоксикация кадмием жителей бассейна реки Дзинцу в Японии. Цинковый руд­ник загрязнил кадмием реку, воду которой использовали для питья и орошения ри­совых полей и соевых плантаций. Спустя 15...30 лет 150 человек умерли от хрони­ческого отравления кадмием Содержание кадмия в рисе - основном продукте пита­ния - достигало 600... 1 ОООмкг/кг, что явилось причиной заболевания, вошедшего в историю эндемических отравлений тяжелыми металлами под названием итаи-итаи.

В природе кадмий не встречается в свободном виде и не образует спе­цифических руд. Его получают как сопутствующий продукт при рафиниро­вании цинка и меди. В земной коре содержится около 0,05 мг/кг кадмия, в морской воде - 0,3 мкг/л. По своей электронной конфигурации кадмий напо­минает цинк. Он обладает большим сродством к тиоловым группам и заме­щает цинк в некоторых металлферментных комплексах. Кадмий легко обра­зует пары. Кадмий относится к числу сильно ядовитых веществ и не является необходимым элементом для млекопитающих.

В организме человека среднего возраста содержится около 50 мг кад­мия, 1/3 - в почках, остальное количество - в печени, легких и поджелудоч­ной железе. Период полувыведения кадмия из организма составляет 13...40 лет.

Как металлический кадмий, так и его соли оказывают выраженное ток­сическое действие на людей и животных. Механизмы токсичности кадмия заключаются в том, что он ингибирует ДНК-полимеразу, нарушает синтез ДНК (стадию расплетения), разделяет окислительное фосфорилирование в митохондриях печени. Патогенез отравления кадмием включает также взаи­модействие его с высокомолекулярными белками, особенно тиолсодержа-щими ферментами.

Механизм токсического действия кадмия связан с блокадой сульфгид-рильных групп белков; кроме того, он является антагонистом цинка, кобаль­та, селена, ингибирует активность ферментов, содержащих указанные метал­лы. Известна способность кадмия нарушать обмен железа и кальция. Все это может привести к широкому спектру заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, ишемическая болезнь сердца, почечная недостаточность и другие. Отмечены канцерогенный, мутагенный и тератогенный эффекты кадмия.

Желудочно-кишечная абсорбция кадмия для человека составляет 3...8 %. На нее влияет уровень потребления цинка и растворимость солей кадмия. Будучи абсорбированным, кадмий остается в организме, подвергаясь лишь незначительной экскреции. Главные центры накопления - печень и почки. В этих органах 80 % кадмия связано с металлотионеинами. В то же время, биологической функцией металлотионеинов является участие их в го-меостазе необходимых элементов - цинка и меди. Поэтому кадмий, взаимо-

действуя с металлотионеинами, может нарушать гомеостаз биогенных меди и цинка.

Наличие кадмия в тканях вызывает симптомы, связанные с дефицитом меди, цинка и железа. Кальций плазмы крови снижает абсорбцию кадмия в кровь. Содержание кадмия в тканях тем больше, чем меньше количество кальция в пище. Хроническая интоксикация кадмием нарушает минерализа­цию костей и увеличивает концентрацию кальция в печени. Он также блоки­рует синтез витамина D.

Загрязнение окружающей среды кадмием связано с горнорудной, метал­лургической, химической промышленностью, с производством ракетной и атомной техники, полимеров и металлокерамики. В воздух кадмий поступает вместе со свинцом при сжигании топлива на ТЭЦ, с газовыми выбросами предприятий, производящих или использующих кадмий. Загрязнение почвы кадмием происходит при оседании содержащих кадмий аэрозолей из воздуха и дополняется внесением минеральных удобрений: суперфосфата (7,2 мг/кг), фосфата калия (4,7 мг/кг), селитры (0,7 мг/кг). Заметно содержание кадмия и в навозе, где он обнаруживается в результате следующей цепи переходов: воздух — почва — растения - травоядные животные - навоз.

В некоторых странах соли кадмия используются как антигельминтные и антисептические препараты в ветеринарии.

Все это определяет основные пути загрязнения кадмием окружающей среды, а, следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов. Источником загрязнения кадмием пищевых продуктов растительного проис­хождения являются сточные воды некоторых промышленных предприятий, а также фосфорные удобрения. В районах промышленных выбросов он депо­нируется в почве и растениях. В растения кадмий поступает за счет корнево­го поглощения и через листья. У многих сельскохозяйственных культур вы­явлена чувствительность к кадмию. Под его действием у растений может развиться хлороз, искривления стебля, бурые некротические пятна на листь­ях и т.д. Однако чаще симптомы начинающегося отравления растений этим металлом не проявляются на внешнем виде растения, а только снижается урожайность. Граница чувствительности к кадмию у зерновых и картофеля лежит в пределах 6... 12 мг/кг почвы. При этом по чувствительности к кад­мию сельскохозяйственные растения располагаются в следующем возрас­тающем порядке: томаты, овес, салат, морковь, редис, фасоль, горох и шпи­нат. Больше всего кадмия откладывается в вегетативных органах растений. Так, в листьях моркови, томатов и овса кадмия откладывается в 25 раз боль­ше, чем в плодах и корнях. Содержание кадмия (в мкг/кг) в различных про­дуктах выглядит следующим образом. Растительные продукты: зерновые 28...95, горох 15... 19, фасоль 5... 12, картофель 12...50, капуста 2...26, по­мидоры 10...30, салат 17...23, фрукты 9...42, растительное масло 10...50, са­хар 5...31, грибы 100...500; в продуктах животноводства: молоко - 2,4, тво­рог - 6,0, яйца 23.. .250.

В организм человека кадмий поступает в основном с пищей (примерно 80 %), Экспертами ФАО установлено, что взрослый человек с пищей получа­ет в среднем 30 — 150 мкг/сутки кадмия, причем в Европе - 30...60 мкг, в Япо­нии - 30... 100 мкг, в кадмиевых геохимических районах - около 300 мкг.

Примерно 20 % кадмия поступает в организм человека через легкие из атмосферы и при курении. В одной сигарете содержится 1,5...2,0 мкг Cd.

Количество кадмия, попадающее в организм человека, зависит не только от потребления им содержащих кадмий пищевых продуктов, но и в большой степени от качества его диеты. В частности, достаточное количество железа в крови, по-видимому, тормозит аккумуляцию кадмия. Кроме того, большие дозы витамина D действуют как противоядие при отравлении кадмием.

Большое значение в профилактике интоксикации кадмием имеет пра­вильное питание (включение в рацион белков, богатых серосодержащими аминокислотами, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, селена, кальция), контроль за содержанием кадмия (полярографический, атомно-абсорбционный анализы) и исключение из рациона продуктов, богатых кад­мием.

Всемирная организация здравоохранения считает максимально допус­тимой величину поступления кадмия для взрослых людей 500 мкг в неделю, то есть ДСП 70 мкг в сутки, а ДСД 1 мкг/кг массы тела.