A kadmium

3.1.2.1. A kadmium általános jellemzése

Stromeyer német vegyész fedezte fel 1817-ben a cink-oxid szennyeződéseként. Az elem nevét a cink-oxid régi görög nevéből - „kadmeia” - kapta (FRIEND, 1961).

A periódusos rendszer 48. eleme, relatív atomtömege 112,40. A kadmium halogénekkel hajlamos komplexet képezni, mely vegyületei alapvetően mérgezőek. Vízben rosszul oldható szulfidot képeznek (LENGYEL és mtsai, 1971).

26 3.1.2.2. A kadmium előfordulása

A természetben csak kis mennyiségben, elsősorban a cink érceiben, az úgynevezett cinkpátban és a szfaleritben fordul elő. A tiszta kadmium-ásványok – mint például a greenockit (CdS) – a természetben meglehetősen ritkák (PÁL, 2003).

A kadmium szennyező anyagként főleg a sárga festékekben, a dohányfüstben, a növényekben (mákban, gabonákban, gombában, tökmagban, rizsben) és állati eredetű élelmiszerekben (vadhúsban, ahol főleg a máj és a vese érintett, a halakban, a tejben) található meg. A puhatestűek (pl. kagylók) is nagymértékben szennyezettek lehetnek kadmiummal (érdekesség, hogy a puhatestűek kadmium-tolerancia szintje igen magas, így a szervezetükben nem okoz mérgezettségre utaló tüneteket).

A kadmium forrásai:

a levegőben

o természetes forrása: vulkáni kitörések

o fosszilis tüzelőanyagok égetése fokozza, melyet a vulkáni tevékenységgel és a cinkgyártás során a légtérbe jutó kadmium tovább növel. A környezetbe legnagyobb mértékben a szennyvíziszapok, hulladékok kihelyezésével kerül kadmium: az ebből a forrásból származó kadmium mennyisége egyedül nagyobb, mint a következő négy fő forrás - a szén elégetése, a vas és acélgyártás,

27

a foszfor műtrágyák gyártása és használata, továbbá a cinkgyártás - révén a környezetbe jutó kadmium együttes mennyisége (CSATHÓ, 1994).

A szuperfoszfát, illetve egyéb foszfor-műtrágyák kadmium szennyezettsége a növényi kadmium tartalmakat a szennyezettség mértékétől, az adagtól, a foszfor-műtrágyázás időtartamától, a növénytől, a talaj kémhatásától stb. függően eltérő módon növelheti. Újabban alacsonyabb, 40-50 mg kadmium/kg foszfor szennyezettségű foszforitokat használnak műtrágyagyártásra, így a talajok Cd kumulációja 0,5-1,0 g/ha/év körül maradhat. Kívánatos lenne a műtrágya Cd-tartalmát 25 mg/kg értékre leszállítani, mely megközelítőleg az istállótrágya Cd-koncentrációjának felelne meg (KÁDÁR, 1995).

Nem ismerjük pontosan, hogy a talaj-növény rendszeren keresztül a táplálékláncba jutva mekkora az a kritikus Cd-tartalom, amely felett humán egészségkárosodás következik be, de kimutatták, hogy összefüggés van a magas vérnyomás és a szervezet Cd-tartalma között. A dohányzó emberekben a Cd-szint magasabb, mint a nem dohányzók szervezetében, mert a dohányfüst kadmiumot tartalmaz. Az emberi szervezet kadmium terheléséhez jelentős mértékben hozzájárul az ivóvíz és az atmoszféra. A tengerből származó élelmiszerek és húsok általában magasabb kadmium-tartalmúak, mint az étkezési magvak és a zöldségfélék (SHROEDER és BALASSA, 1961; SHROEDER és mtsai, 1967).

3.1.2.3. A kadmium előállítása és felhasználása

Korábban a cink kohászatnál létrejövő páraporból állították elő. Napjainkban elsősorban az elektrolitikus kadmium-gyártás a jellemző, de nem hanyagolható el a cinkporból, továbbá a cinkgyártás során keletkező más kadmium-tartalmú melléktermékekből történő előállítása sem (LENGYEL és mtsai, 1971).

A kadmium felhasználása széleskörű, ötvözetekben galvanizálásra, a festékgyártásban, polivinil műanyagok stabilizálására és akkumulátor gyártására (Ni-Cd elem) használják, de a fotográfia, a litográfia, a metszetkészítés, a fémfeldolgozás, az elektronikai ipar és a gumigyártás is a felhasználók között van. Golfpályák fungicides kezelésére is alkalmaztak korábban kadmium vegyületeket (ADRIANO, 1986).

28 3.1.2.4. A kadmium méreghatása

Ismeretes, hogy a kadmium az egyik legveszélyesebb nehézfém, amely genotoxikus, daganatkeltő hatású (VÁRNAGY és BUDAI, 2003).

A szervezetben a bélből rosszul szívódik fel, belégzés során viszont nagy része reszorbeálódik, ezért a mérgezések döntő hányada gőz- és porbelégzéshez köthető (CSÍKY, 1968).

A felszívódott kadmium a vérben részben a vörösvértestekhez, részben a nagy molekulatömegű plazmafehérjékhez, egy része pedig a nehézfémek megkötésében és így toxikus hatásaik csökkentésében kiemelkedően fontos szerepet játszó metallotioneinhez kötődik. A felszívódott kadmium 50-75%-a a parenchymás szervekben – a májban és a vesében – halmozódik fel. Biológiai felezési ideje az emberben és az állatokban évekre tehető.

A szervezetbe bekerülő kadmium egyik fontos hatása, hogy a cink antagonistája, így a cinktartalmú enzimeket és egyéb fehérjéket denaturálja. A gyenge felszívódás miatt a kadmium általában krónikus mérgezést okoz, bár emberek esetében leírtak már akut kadmiummérgezést is. Az alacsony szintű tartós kadmium felvétel hatására idült obstruktív légző szervrendszeri betegségek, és krónikus vese–és herekárosodás alakul ki. A vesekárosodás a proximális tubulusok funkciójának károsodását, a vesekéreg morfológiai elváltozásait eredményezi. A herekárosodás következtében a herén átáramló vér mennyisége csökken, ischaemiás necrosis jön létre. A kadmium egyben a kalcium forgalmát is megzavarja és a súlyos vesekárosodásban szenvedő egyedek veséjében kőképződés is megfigyelhető a nagymértékű kalcium kiválasztás miatt. Kadmium toxikózisra utalhat a kalcium veszteségből adódó gyenge csontképződés, illetve a csontritkulás. Speciális hatásként csökkenti a makrofágok hidrogén-peroxid produkcióját is. Ezen felül a kadmium a vörösvértestek oxidatív károsodását is indukálhatja a sejtmembrán széttöredezésének beindításával, ily módon hozzájárul a lipidperoxidációs folyamatok beindulásához.

Heveny mérgezéskor elsősorban hányás, hasmenés, hasi fájdalom jelentkezik. Az idegrendszerre gyakorolt hatás nagyfokú tájékozódási zavarként nyilvánul meg. A

29

veseelégtelenség következtében komoly károsodások léphetnek fel. Idült mérgezés esetén a hím egyedeken a hereszövet maradandóan károsodik, emellett fellépnek az általános tünetek is (fejlődésben való visszamaradás, lesoványodás), valamint jelentkezhet a máj-, bőr- és csontanyagcsere zavara. A szív hypertrophiás, a veseműködés elégtelenné válik.

A vérkeringésbe jutott kadmium megkötése D-penicillaminnal kísérelhető meg. A szövetek kadmium tartalma ugyanakkor jelentősen nem csökkenthető. Dimerkaprol, illetve Ca-EDTA ugyanakkor nem használható, mert kadmium-komplexeik vesekárosító hatásúak. Az idült mérgezésben jelentkező anémia vaskészítmények, a parakeratosis pedig cinkpreparátumok adagolásával kezelhető (LACZAY, 1995).

SHROEDER és munkatársai (1967) vizsgálatai kimutatták, hogy a kadmium felhalmozódik a patkányok és az egér szervezetében, hátrányos hatását viszont csak az idősebb állatokban tapasztalták. Mivel az ember életkora többszörösen meghaladja az előbbiekét, valószínűsíthető, hogy már kismértékben megnövekedett kadmium-tartalom a táplálékban is kedvezőtlen hatásokat válthat ki idősebb egyénekben.

SHROEDER és BALASSA (1961) kimutatták, hogy már alacsony kadmium szennyezettségű takarmányok hosszú ideig tartó etetése után is a kísérleti állatok magas vérnyomása és rövidebb élettartama következett be. A nagyobb mértékű kadmium felvétel jelentősen csökkenti a borjak takarmányfogyasztását és testtömeg-gyarapodását, és negatív hatással van a vörösvértestek képzésére is. A szőrzet durva, a bőr száraz – pikkelyező, és egyes testrészeken szőrhullás észlelhető.

Állatkísérletekben a kadmium házityúkon csökkenő tojástermelést (HENNING és mtsai, 1971) és keltethetőséget okozott, továbbá hatásaként csökkent a termékeny tojások száma (AZZA EL-SEBAI, 1995). Ugyancsak kísérleti körülmények között japán fürjek esetében egy terheléses vizsgálat során csökkent a tojásszám, ugyanakkor megnőtt a lágyhéjú és törött tojások részaránya (BOKORI és mtsai, 1994). Potenciális teratogén (KLEIN és mtsai, 1980), mutagén (VALVERDE és mtsai, 2000) és karcinogén hatású (POTTS, 1965; HUMPERDINCK, 1968), mivel képes közvetlenül is kötődni a DNS-hez és gátolja a citokróm P-450 szintézisét (NAS, 1986; STRIKAUSKA és mtsai, 1995),

30

továbbá kedvezőtlen hatást gyakorol a szaporodási rendszerre és spermaölő hatású (PÁL, 2003).