Kadm (Cd) – właściwości, działanie i występowanie
Kadm (Cd) uważany jest za jeden z najbardziej toksycznych metali na naszej planecie. Obecny w niewielkich ilościach w atmosferze, glebie oraz wodach powierzchniowych w naturalny sposób przedostaje się do naszych organizmów od lat dziecięcych. Owa ekspozycja nie jest uważana za wyraźnie szkodliwą dla człowieka w przeciwieństwie do ilości kadmu, który spożywamy wraz jedzeniem.
Kadm – co to takiego?
Kadm (Cd) oficjalnie został odkryty w 1817 r. przez niemieckiego badacza Friedricha Strohmeyera, choć w tym samym roku ten sam sukces niezależnie został powtórzony przez duet K.S.L. Hermanna i J.C.H. Roloffa. Co ciekawe, oba odkrycia miały tą samą etiologię – kadm został wyizolowany z maści stosowanych na stany zapalne skóry, opartych na dobroczynnym działaniu tlenku cynku. Dzisiaj już wiemy, że kadm jest cichym towarzyszem cynku na naszej planecie.
Charakterystyka kadmu
Kadm to dość niezwykły biało-niebieskawy metal o intrygująco miękkiej konsystencji – można go łatwo pokroić nożem! Jego liczba atomowa wynosi 49, co oznacza, że tyle właśnie protonów posiada w jądrze. Ma stałą konsystencję, ale topi się w temperaturze 321 stopni C, a wrze przy 767 stopniach C.
W stanie naturalnym kadmu na Ziemi jest stosunkowo mało. Jedyny minerał, który zawiera większą jego ilość to grenokit, bardzo rzadko spotykany w eksploracji geologicznej. Ponadto, kadm znajdywany bywa przy złożach cynku i traktowany jest jako zanieczyszczenie owego cennego metalu. Jak dotąd poważniejsze złoża kadmu znaleziono jedynie w USA, Boliwii, Gwatemali, Kazachstanie i na Węgrzech. Jego produkcja najczęściej bywa jednak procesem ubocznym przy wydobyciu rud cynku – stąd czołowymi producentami są Chiny, Japonia, Korea, Meksyk i Stany Zjednoczone. To właśnie proces wydobywczy prowadzi do skażenia gleb kadmem, co w konsekwencji przekłada się na wzrost stężenia kontrowersyjnego pierwiastka w wodzie wykorzystywanej do uprawy roślin konsumpcyjnych. Ponadto, kadm przedostaje się do środowiska naturalnego również poprzez masowe wykorzystanie skażonych nim nawozów fosfatowych oraz nieodpowiedzialne gospodarowanie wodami odpadowymi. Ogólnie rzecz biorąc, skażenie kadmem jest wyższe w Azji niż w Europie czy Amerykach.
Historia wykorzystania kadmu
Niestety, przez wiele lat człowiek nie zdawał sobie sprawy, że kadm jest pierwiastkiem toksycznym. Ba, znajdował się on wraz ze wspomnianym tlenkiem cynku w składzie wielu leków, które w niewyjaśniony sposób powodowały silne zatrucia. Sprawą na poważnie zajęto się dopiero w 1945 r., kiedy to mieszkańcy japońskiego regionu Toyama zaczęli masowo doświadczać złego samopoczucia, bólów kości i stawów, a także dziwnie łatwych złamań. Po bliższej kontroli okazało się, że tamtejsza woda została skażona kadmem z miejscowych kopalni cynku, który następnie dostał się do uprawianego w wodzie ryżu.
Przemysł znalazł dla kadmu jednak wiele istotnych zastosowań, spośród których na uwagę zasługują przede wszystkim elektrody w bateriach ładowalnych umieszczanych m.in. w telefonach, aparatach i wielu urządzeniach bezprzewodowych. Kadm wykorzystywany jest także w reaktorach atomowych do kontroli procesu rozszczepienia jądra atomu oraz do powlekania metali, stabilizowania tworzyw sztucznych oraz produkcji pigmentów do szkła, ceramiki i plastiku. Znajduje zastosowanie również przy produkcji baterii słonecznych.
Czym objawia się zatrucie kadmem?
Zatrucie kadmem następuje pod wpływem nadmiernej absorpcji metalu z wody, pokarmu oraz dymu papierosowego. Znacznie tego ostatniego bywa niestety często lekceważone, chociaż statystyczny człowiek niepalący ma we 1 litrze krwi 0.38 mikrogramów kadmu, podczas gdy palacz aż 1.58 mikrograma! Zatrucie może mieć charakter ostry, przy ekspozycji na większe dawki kadmu np. w środowisku pracy i wówczas wywołuje takie objawy jak silne bóle brzucha, wymioty, biegunkę, złamania kości, zaburzenia psychologiczne oraz uszkodzenia systemu rozrodczego, układu odpornościowego, centralnego systemu nerwowego, a prawdopodobnie również samego DNA.
Niestety, znacznie częściej kadm gromadzi się sukcesywnie w naszych tkankach, zwłaszcza w nerkach i wątrobie i bywa wydalany z moczem i kałem jedynie w bardzo małych ilościach. To właśnie nerki są organem najbardziej narażonym na jego toksyczne oddziaływanie. Kadm odkłada się bowiem w mitochondriach prowadząc do dysfunkcji komórek wątroby i ich apoptozy (planowanej śmierci).
Kadm uważany jest ponadto przez naukowców za substancję rakotwórczą zaklasyfikowaną do najgroźniejszej grupy 1, powodującą raka endometrium, płuc, pęcherza moczowego oraz piersi. Dalej, wymienia się go jako czynnik zwiększający ryzyko wystąpienia cukrzycy typu II, chorób serca, a nawet otyłości. To właśnie owe długofalowe skutki zatrucia kadmem – od nowotworów po niewydolność nerek czy wątroby uważane są za najpoważniejsze z punktu widzenia dzisiejszego społeczeństwa.
Warto przy tym wspomnieć konkretne studia zajmujące się szkodliwym wpływem ekspozycji na kadm w większych grupach społecznych. Do tej pory udowodniono m.in., że:
- Mieszkańcy Cieśniny Torresa w Australii odżywiający się głównie mięsem żółwi morskich mają wyraźnie wyższy poziom zachorowalności na cukrzycę typu II.
- Kobiety we Flamandii żyjące na obszarach o umiarkowanym skażeniu gleb kadmem znacznie częściej cierpią na osteoporozę.
- Koreańscy naukowcy wykazali bezpośredni związek między ekspozycją na kadm ludzi cierpiących na nadciśnienie lub cukrzycę a chronicznymi chorobami nerek oraz chorób serca.
W jakich produktach spożywczych występuje kadm?
Poza dymem papierosowym najpoważniejszym źródłem kadmu dla człowieka są ryby i owoce morza. Wodne stworzenia w niezwykle wydajny sposób absorbują metale ciężkie z otoczenia, a przypadku kadmu są wręcz wrażliwe na zatrucie. Niestety, skala występowania tego toksycznego pierwiastka jest o wiele większa i dotyczy większości płodów rolniczych, jako potencjalnych odbiorców wody skażonej kadmem. Zdaniem naukowców niebezpieczeństwo czaić się może w większości zbóż, zwłaszcza ryżu, i produktach z nich wytwarzanych, a także warzywach podziemnych takich jak ziemniaki czy buraki, warzywach strączkowych, liściastych, a nawet orzechach. Ryzyko stwarzają również poszczególne gatunki grzybów leśnych rosnących na zanieczyszczonych kadmem glebach. Ponadto poważnym źródłem zagrożenia bywają również produkty mięsne, zwłaszcza wątroby i nerki zwierzęce. Niestety, gdyby tego było mało, kadm znaleziono na przykład również w żółtej i czerwonej barwie na szklankach sprzedawanych w restauracjach McDonald’s wraz z menu dziecięcym!
Naturalnie, w każdym kraju sytuacja prezentuje się nieco inaczej, jeśli chodzi o główne źródła kadmu w pożywieniu. Dla przykładu w Stanach Zjednoczonych ludzie konsumują najwięcej toksycznego pierwiastka wraz owocami morza, chlebem pszenicznym oraz ziemniakami, podczas gdy w Chinach trzy główne źródła skażenia to mięso, ryż i warzywa.
W jakim stopniu kadm nam naprawdę zagraża?
Zdaniem naukowców przeciętnych dorosły Europejczyk konsumuje tygodniowo nieco ponad normę ilości kadmu uważanej za bezpieczną dla zdrowia. Naturalnie, w szczególnie zagrożonej grupie znajdują się palacze oraz osoby często przebywające pośród dymu papierosowego. Za grupy specjalnego ryzyka uważa się również dzieci, wegetarian oraz osoby zamieszkujące regiony o wyższym poziomie skażenia gleby i wód kadmem – z reguły mowa o obszarach sąsiadujących z przemysłem wydobywczym, przede wszystkim złóż cynku.
Zagrożenie kadmem było przez długi czas lekceważone, ale w ostatnich latach naukowcy zaczęli bliżej przyglądać się problemowi z intencją ograniczenia potencjalnych źródeł zatrucia. Od 2019 r. wprowadzono na przykład nowe standardy kontroli i dopuszczalnych norm poziomu kadmu w produktach spożywczych skierowanych do dzieci, zwłaszcza mleku modyfikowanym oraz czekoladzie mlecznej. Jako ciekawostkę warto wspomnieć, że w gorzkiej czekoladzie, znacznie rzadziej jedzonej przez najmłodszych, dopuszczalne normy kadmu są nieco wyższe!
Statystyczny konsument ma oczywiście bardzo ograniczoną zdolność do kontrolowania poziomu kadmu w swojej diecie, ponieważ jego ilości nie są określane na opakowaniach poszczególnych produktów spożywczych, zaś ziemniaki z dwóch różnych źródeł mogą zawierać bardzo różne ilości toksycznego pierwiastka.
Jak się chronić przed ekspozycją na kadm?
Niewątpliwie najważniejszym krokiem od ograniczenia ilości kadmu w organizmie jest niepalenie i unikanie dymu papierosowego. Jeśli chodzi o dietę, warto jest świadomie ograniczać na talerzu ilość owoców morza i ryb, często skażonych również rtęcią, oraz produktów pochodzących z Azji, zwłaszcza grzybów suszonych czy ryżu. Ten ostatni stanowi również poważne źródło zagrożenia zatruciem arsenem! Unikać należy również konsumpcji nerek zwierzęcych.
Ogólnie rzecz biorąc, dieta bardzo zróżnicowana z wyraźną dominacją produktów rodzimych to na pewno krok w dobrym kierunku. Naukowcy podpowiadają dodatkowo, że społeczności żyjące w obszarach potencjalnego skażenia gleb kadmem powinni przyjmować preparaty cynku, które pomagają obniżyć poziom absorpcji kadmu!
- Rachel Ross; "Facts about Cadmium"; https://www.livescience.com/37044-cadmium.html; 2020-06-29;
- European Commission; "Cadmium in food"; https://ec.europa.eu/food/safety/chemical_safety/contaminants/catalogue/cadmium_en; 2020-06-29;
- Rodjana Chunhabundit; "Cadmium Exposure and Potential Health Risk from Foods in Contaminated Area, Thailand"; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4780235/; 2020-06-29;
- Michael Greger; "How to Reduce Your Dietary Cadmium Absorption"; https://nutritionfacts.org/2015/10/15/how-to-reduce-your-dietary-cadmium-absorption/; 2020-06-29;
- Centre for Food Safety; "Cadmium in food"; https://www.cfs.gov.hk/english/programme/programme_rafs/programme_rafs_fc_02_04.html; 2020-06-29;
- John S. Drury; "Cadmium in foods: A review of the world’s literature"; https://www.cfs.gov.hk/english/programme/programme_rafs/programme_rafs_fc_02_04.html; 2020-06-29;
