« Предыдущий выпуск | Архив | Следующий выпуск »
*******************************************************************
* П Р О Б Л Е М Ы Х И М И Ч Е С К О Й Б Е З О П А С Н О С Т И *
*******************************************************************
* Сообщение UCS-INFO.412, 29 апреля 1999 г. *
*******************************************************************
Токсичные металлы
КАДМИЙ: ЭКОТОКСИКАНТ НА РУБЕЖЕ ТЫСЯЧЕЛЕТИЙ
«На пороге — XX1 век. В уходящем столетии одному из самых токсичных
элементов таблицы Менделеева под № 48 — кадмию — принадлежит особая роль.
Открытие его уникального разнообразия свойств — антикоррозионных,
электрохимических, антифрикционных, оптико-физических, фотохимических,
монохроматических и многих других — предопределило исключительно важную
роль этого металла в развитии военно-индустриальной и космической области
человечества. Способность кадмия к долговременной аккумуляции в живых
организмах, биохимическое сродство с ртутью ставят этот элемент по
характеру воздействия на организм человека вне конкуренции среди
металлов-экотоксикантов.
ЦИТАТА
«КАДМИЙ. Признан из всех элементов таблицы Менделеева самым опасным
тяжелым металлом в связи с тем, что из организма человека он практически
не выводится и накапливатся с возрастом. Обладает особенностью
накапливаться в почках, печени, трубчатых костях, селезенке, способен
повышать кровяное давление, обладает канцерогенными свойствами, возбуждая
все формы проявления злокачественных новообразований. Так же как свинец
и ртуть отрицательно влияет на реакцию палочек глазной сетчатки.
Хроническое отравление кадмием приводит к нарушению функции половых
органов, оказывая выраженное токсическое действие на половые железы
(прежде всего на семенники)».
(В.Эйхлер «Яды в нашей пище», М 1994г.)
В этой связи уместно напомнить о заболевании, связанном с
хроническим отравлением кадмием, случившемся в Японии в 1955 г. и
известном как болезнь «Итай-Итай». В то время японские клицинисты
обнаружили все признаки и симптомы этой болезни — нарушение функции
поджелудочной железы, боли в пояснице и мышцах, развитие анемии,
поражение почек и другие. Более 150 человек впоследствие умерло от
кадмиевой хронической интоксикации, многие остались инвалидами.
Кадмий — самый почетный редкий металл таблицы Менделеева.
До 1977 года по кадмию опубликовано почти 40 тысяч научных работ.
Причина повышенного интереса к этому элементу кроется не только
в исключительном разнообразии физико-химических свойств, но и особо
опасной токсикологии кадмия. Поэтому для кадмия характерна наиболее
низкая безвредная концентрация как в питьевых водах — 1 мкг/л, так
и в пищевых продуктах (0,02-0,03 мг/кг сухого вещества). Источниками
поступления кадмия в незагрязненных районах служит пища (85-90)%, вода
(5-10%) и воздух (1%). Дополнительным источником является курение.
Одна сигарета содержит 1-2 мг кадмия, причем сигаретные фильтры
его не задерживают.
Кадмий не образует в природе собственных месторождений. Он является
типичным рассеянным халькофильным элементом и обнаруживается почти во
всех сульфидных и окисленных рудах меди и свинца. В промышленных
масштабах его попутно извлекают на специальных кадмиевых установках
цинкоэлектролитных и свинцово-плавильных заводов. Но как элемент-примесь
в рудном сырье медно-колчеданных месторождений он никогда не извлекался,
а поступал в окружающую среду в процессе технологии передела руд.
По этой причине в классических горнорудных регионах, таких как Урал,
за более, чем трёхвековую историю сформировались техногенные кадмиевые
биогеохимические провинции и гидрохимические аномалии. Самая мощная из них
охватывает территорию площадью более 2000 км2. В центре нее расположен
г.Екатеринбург, который по праву можно назвать кадмиевой столицей России .
Загрязнение кадмием природной среды планеты приняло в XX веке
угрожающие масштабы. По оценкам В. Эйхлер в мире его ежегодно
выбрасывается в окружающую среду примерно 5000 тонн, а по данным ВОЗ
загрязнение им продуктов питания, в среднем, уже достигло предельных
норм — 2 мг/кг.
Сверхвысокие темпы распространения кадмия в биосредах и ландшафтах
связаны не столько с широким спектром его применения в различных
отраслях промышленности, сколько с его отличительными свойствами:
высокой летучестью и способностью легко проникать в растения и живые
организмы за счет образования ковалентных связей с органическими
молекулами белков. Из всех тяжёлых металлов кадмий имеет максимальный
коэффициент аэрозольной концентрации — более 100.
Обнаружение значительных концентраций кадмия в приземной атмосфере
на участках, удалённых от источников загрязнения на тысячи километров
привело английского исследователя П.Бримблкумб к мысли, что он может
прямо испаряться из горных пород и с поверхности почвы. Это же мнение
высказано и А.Х.Остромогильским (1987), который оценил испарения кадмия
приблизительно в 200 тонн в год или 3% от общего поступления в атмосферу.
По видимому этой цифрой оценивается вклад источников микробиологической
и биологической эмиссии кадмий-углеводородных соединений в глобальный
круговорот этого металла. В целом суммарный аэральный поток кадмия от
антропогенных и природных источников составляет по разным оценкам от
7480 до 20450 тонн в год.
Кадмий образует крайне токсичные метилированные, алкилированные
и этилированные формы. В биоценозах кадмий может как проникать в
зеленую массу растений извне, так и транспирировать с листовой
поверхности обратно в атмосферу. Эта проблема кадмиевого дыхания
биогеоценозов мало изучена, но важно отметить, что токсичность кадмия
для живых организмов имеет как эндогенные, так и экзогенные корни.
Вероятно этими особенностями миграции кадмия в трофических цепях можно
объяснить высокие темпы кадмиевого загрязнения природных и
техногенно-изменённых ландшафтов.
Урбанизация природной среды в ХХ веке принципиальным образом
изменила характер поведения кадмия в окружающем мире. При мировом
производстве, в среднем, 16 тыс.тонн в год в техногенез вовлекается
не менее 10000 тонн. Эта цифра получена из того факта, что человек
использует не столько природные соединения кадмия, сколько техногенные -
теллуриды, селениды, сульфоселениды, многочисленные сплавы более чем
с тридцатью элементами, т.д. В пылевых выбросах заводов по переработке
цветных металлов его содержание в тысячи раз превышает естественный
уровень в земной коре.
Что такое кадмий-никелевые аккумуляторы, знают все. Без примесей
кадмия сейчас не изготавливается ни одного медного провода. Кадмиевые
сплавы с медью, свинцом, оловом, цирконием, магнием, ртутью, никелем,
железом, сурьмой, алюминием, серебром, селеном, теллуром, золотом -
это прочность, высокая износостойкость, надежность изделий в эксплуатации.
Кадмий придает сплавам или соединениам такие свойства, которые не в
состоянии дать любой другой элемент. Поэтому природные ресурсы кадмия
относят к стратегическому сырью: в военной и космической технике он
используется сплошь и рядом.
Уместно вспомнить о достойном внимания достижении военной науки -
кадмиево-ртутно-теллуридном сплаве. К этому соединению у военных
ракетчиков особая любовь. Покрытие на основе этого сплава уникально
по своим свойствам и разработано для сверхчувствительной электронной
аппаратуры наведения ракет на цель по инфракрасному излучению. Практически
все боеголовки ракет базирующихся на подводных лодках также
прокадмированы специальным покрытием. Это лучшая антикоррозионная
защита от морской среды.
Без кадмия теряет свои свойства полихлорвиниловая пластмасса,
он входит в нее как стабилизатор. Кадмий — это своего рода довесок из
разряда особо токсичных веществ к другим суперэкотоксикантам — диоксинам,
образующимся при сжигании пластмассы. При температуре всего 766 градусов
(кстати, температуре образования самых токсичных диоксинов) он
превращается в пар и без малейшей задержки на фильтрах улетучивается
в атмосферу на громадные расстояния.
Военно-техногенный цикл ресурсопользования этого элемента,
начавшийся в конце 1950-х-начале 1960-х годов стал своеобразным
катализатором щирокомасштабного кадмиевого загрязнения планеты. Фиксируя
следствия — исключительно высокие темпы загрязнения биогеоценозов,
сверхвысокую среди тяжелых металлов летучесть и проникаемость в
трофические цепи биоты, повсеместный рост онкологических заболеваний
(кроме прямого канцерогенного воздействия, доказано, что кадмий
инициирует все формы злокачественных новообразований) — современная
наука до конца так и не осознала стратегическую связь развития мировой
экономики с техногенно-геохимической историей кадмия в конце уходящего
столетия. Поэтому кадмий является не только элементом стратегии
совершенствования и разработки новых видов вооружений, двигателем
дальнейшего развития электронной промышленности но и, учитывая
изложенное, должен стать стратегическим элементом экономических реформ
во всех странах мира и прежде всего в России. Концепция конверсии
мировой экономики на основе использования альтернативных заменителей
кадмия и полного отказа от его применения в промышленности нужна как
воздух. Необходимость ее реализации давно уже стала очевидной и
полностью отвечает интересам здоровья человека.
Но сколько еще пройдет времени пока человечество осознает, что
другого выбора у него не будет?»
С.Н.Волков, кандидат геолого-минералогических
наук, fondglasnost@glasnet.ru
* * *
ДОПОЛНЕНИЕ 1
Проблема кадмия столь важна, что об этом знает даже В.Данилов-Данильян.
Во всяком случае на недавней встрече российских и американских организаций
по «ключевым» вопросам двухсторонних отношений в области охраны окружающей
среды кадмий был одним из предметов обсуждения, хотя, возможно, и не по
инициативе нашей стороны.
ДОПОЛНЕНИЕ 2
Масштабы утечки ядовитого диметилкадмия, случившейся 13 апреля 1997 г.
в ядерном центре Арзамас-16 (г.Саров Нижегородской области) были столь
серьезны, что произошла «утечка» информации об этом событии в прессу.
ДОПОЛНЕНИЕ 3
К середине 1980-х годов в бывшем СССР концентрация кадмия в почвах
превышала фоновые значения в 10-100 раз вокруг следующих населенных
пунктов:
* Алаверди (Армения),
* Белово (Кемеровская область),
* Донецк,
* Ереван,
* Запорожье,
* Зыряновск (Казахстан),
* Константиновка (Донецкая область),
* Хаджаран (Армения),
* Лисичанск,
* Москва,
* Орджоникидзе,
* Ревда (Свердловская область),
* Сумы,
* Усть-Каменогорск (Казахстан),
* Харьков,
* пос.Глубокое (Свердловская область).