CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1. Tổng quan về cadmium 1. Cadmium và dạng tần tại của cadmium Cadmium (Cd) còn được biết đến với tên gọi khác là Cadimi , là nguyên tô hoá học và được phát hiện ra vào năm 1817 do nha bac học người Đức tìm ra. Cadmium có ký hiệu hoá học là Cd, số thứ tự (STT) 48 trong bảng tuần hoàn các nguyên tô hoá học.
Cadmium là kim loại nặng và khá hiểm trong tự nhiên. Mảu sắc của cađmium là màu trắng anh xanh, có độc tính mạnh và không bị ri sét. Là một chat ran, mém, có thé hoa tan trong acid sunfuric đặc hoặc acid nitric loãng. Theo các nhà nghiên cứu, ho cho rang cadmium là một trong số 3 loại kim loại nguy hiểm nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người cùng với chì và thủy ngân [2].
Cadmium thường sé it tôn tại đưới dang tinh chat, ma thường sẽ kết hợp với những nguyên tố khác dé tạo thành các hợp chất hoá học như cadmium sulfate, cadmium oxide, cadmium chloride, hay cadmium sulfide [2]. Ô nhiễm cadmium và các con đường phơi nhiễm cadmium Sản xuất cadmium thương mại bắt đầu vào đầu thé kỷ 20. Ban đầu cadmium được dùng chủ yếu trong mạ điện, nhưng đến những năm 1960 cadmium được sử dụng trong sản xuất pin niken-cadmium. Ngoài ra, cadmium còn được sử dụng trong những loại nước sơn trong kỹ nghệ làm đồ sử, chén dĩa,.
Cadmium dùng trong sản xuất nhựa polyvinyl clorua với mục dich là chất làm ôn định nên đồ chơi trẻ em và các lon hộp làm bằng nhựa polyvinyl clorua thường có cadmium. Đa số lượng cadmium có trong không khí là do kết quả hoạt động của con người đặc biệt nau chay quặng kim loại, đốt nhiên liệu hoá thạch và rác thai đô thi, Các hoạt động khai thác quặng mỏ, luyện kim thai ra khói ban chứa nhiều cadmium. Lượng cadmium trong không khí ở các vùng sản xuất công nghiệp có thé đạt ở mức cao và dan đến tình trang công nhân bị phơi nhiễm cadmium ngày cảng phd biến [2]. Từ không khí cadmium di chuyển vào trong đất, nước gây ô nhiễm môi sinh.
Các loại phân bón hoá học có chứa phosphate là nguồn ô nhiễm cadmium chính trong nông nghiệp. Việc sử dụng bùn công thải dé bón cho đất cũng là một nguyên nhân dẫn tới tích tụ cadmium trong đất [2]. Cadmium có trong đất va nước tích tụ vào trong cây trồng và sinh vật thủy sinh, đi vào chuỗi thực phẩm. Thực phẩm được xem là nguồn gây nhiễm cadmium chính đôi với người không hút thuốc.
Cadmium thường được tìm thấy trong thận và gan của các động vật có vú với chế độ ăn giảu cadmium; một số loài hau, sò, hén, động vật giáp xác; các loại rau xanh, đậu phông, đậu nảnh, hạt hướng dương, khoai tây va các loại ngũ cốc, tỉnh bột. Một số cây trong như lúa có thê chứa ham lượng cadmium cao nêu được trong trên đất bị nhiễm cadmium nặng [2]. Nhiễm cadmium từ nước uống thường không đáng kê so với các nguồn khác tử chế độ ăn uống. Tuy nhiên, các tạp chat trong ống dẫn mạ kẽm, chat han trong các phụ kiện, các bình nước nóng, nước lạnh và vỏi nước đôi khi gây ra việc tăng hàm lượng cadmium trong nước uông.
Một số khảo sát cho thấy 98% lượng cadmium ăn phải có nguồn gốc từ thực phẩm trên cạn, 1% là thực phẩm thủy sản, 1% từ nước uống. Cây thuốc lá tích tụ lượng lớn cađmium trong lá nên hút thuốc lá là nguyên nhân quan trọng gây tích tu cadmium trong cơ thé người đặc biệt là ở thận, cơ quan bị tan công chính khi bị nhiễm cadmium. Một điều thuốc lá chứa khoảng 1-2mg cadmium và khoảng 10% lượng cadmium đó đi vào trong co thé. Đối với người hút thuốc, 50% lượng cadmium tích tụ trong cơ thé phát sinh từ thuốc lá, trong khi đó đôi với người không hút thuốc 95% lượng cadmium đi qua đường ăn uống [2].
Độc tính của cadmium Cadmium tích tụ chủ yếu ở thận trong thời gian tương đối dai từ 10-35 năm. An uông thực phâm chứa lượng cadmium cao sẽ có biêu hiện rồi loạn tiêu hoá như buồn nôn, nôn mửa, đau bụng, tiêu chảy. Tình trạng nhiễm độc lâu ngày sẽ làm tôn thương chức năng hoạt động của thận, làm tăng sự bài tiết của các protein có trọng lượng phan tir thấp trong nước tiểu, tạo soi thận. Nhiễm độc cadmium còn gây ra rồi loạn chuyên hoá canxi, kéo theo các bệnh lý về xương như làm yếu xương, biển đạng xương, hủy mô xương, gây ra chứng loãng xương vả những cơn đau nhức xương [2].
Ngoài ra, cadmium còn gây tôn thương đường hô hắp với các triệu chứng: Viêm mũi, giảm khitu giác, mat khứu giác. Hit phải bụi chứa oxit cadmium với liều lượng cao gây viêm phôi cap tính, có thé dẫn tới chết người. Phơi nhiễm nghé nghiệp lâu đài với ham lượng cao cadmium có triệu chứng viêm phé quan, viêm phối mạn tinh (ho, khó thở, đau ngực, sốt); góp phần vào sự phát triên của bệnh ung thư phổi. Một vải nghiên cứu cho thay cadmium có thé gây ra các bệnh ung thư thận và tuyến tiền liệt.
Cơ quan nghiên cứu quốc tế về ung thư (The International Agency for Research on Cancer - IARC) phân loại cadimi và các hợp chất cadmium là chat gây ung thư nhóm 1 [2]. Theo Tô chức Y tế Thể giới, quy định giới hạn an toàn cho phép của cadmium trong nước uống là 3 w/L, trong không khí là 5 ng/mỆ, lượng ăn vào hằng tuần có thé chấp nhận được tạm thời: 25 pg/kg. Năm 2011, Bộ Y tế, "Thông tư Số 42/201 1/TT- BYT," in Bê sung bệnh nhiễm độc cadimi nghé nghiệp, bệnh nghé nghiệp do rung toàn thân, nhiễm hiv do tai nạn rủi ro nghề nghiệp vào danh mục bệnh nghề nghiệp được bảo hiểm và hướng dan tiêu chuẩn chân đoán, giám định, [3]. Sau khi hấp thụ.
Cd được giữ lại một cách hiệu quả trong cơ thẻ con người và tích lũy trong suốt cuộc đời với chu kỳ bán rã là 2530 năm. Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng cadmium có khả năng gây ra những thay đôi biểu sinh trong tế bao động vật có vú. Vì biêu sinh bất thường đóng vai trò quyết định trong sự phát triển của các bệnh ung thư và bệnh mãn tính khác nhau nên Cd có thể gây ra rủi ro gây bệnh thông qua cơ chế biéu sinh. Một số dữ liệu địch té học và thực nghiệm chỉ ra rằng việc tiếp xúc lâu đài với cadmium ở người không chỉ liên quan đến khả năng gây ung thư chủ yếu ở phổi ma còn ở thận tuyến tiền liệt, vú, bàng quang tiết niệu vom họng, tuyến tụy vả hệ tạo máu.
Sau khi được hấp thụ vào gan và thận, cadmium sẽ tạo ra sự tông hợp metallicothionein, là những protein liên kết kim loại nhỏ rất giàu cystein. Các ion Cd không thê tạo ra các gốc tự do một cách trực tiếp, tuy nhiên. sau khi tiếp xúc với cadmium sẽ có sự gia tang sản xuất ROS dẫn đến ton thương oxy hoá đối với các phan tử khác nhau như enzyme acid nucleic và phospholipid ở màng. Ngoai ra, Cd gây ra sự gia tăng hình thành ROS, từ đó gây ra ton thương DNA và tương tác với các cơ chế sửa chữa DNA.
Cd phát huy tác dụng độc hại chủ yếu bằng cách ngăn chặn chuỗi chuyên điện tử của ty thé, làm suy yếu dòng điện tử qua phức hợp III (phức hợp cytochrome bel). San xuất ROS quá mức có thê din đến đột biến DNA ty thể, khử cực mang ty thé và quá trình oxy hoá đại phân tử. Hơn nữa, bằng cách làm giảm điện thé của mang ty thé, Cd sẽ phá vỡ quá trình phosphory] oxy hoá và làm giảm quá trình tông hop ATP [4]. Tiếp xúc với Cd dù chỉ ở mức độ thấp cũng tiềm ân nhiều nguy cơ sức khỏe nghiêm trọng.
Nó có thé gây ton hai thận, hệ xương, gan và hệ tim mạch, làm suy giảm thị lực va thính giác. Đáng lo ngại hơn. Cd còn gây quai thai và gây đột bien gene và ảnh hưởng đến khả năng sinh sản của cả nam và nữ, thậm chí gây ra những biến chứng trong thai kì ảnh hưởng đến sức khoẻ thai nhí. Điều này là đo những thay đôi trong biêu hiện của nhiều gene trong phôi dẫn đến sự methyl hoá bat thường của chúng trong nhau thai và phôi thai, Các kiểu biến đổi biểu sinh do cadmium gây ra có liên quan đến khả nang dễ dàng liên kết với thiol khi làm cạn kiệt chất cho methyl S-adenosyl methionine dẫn đến thay đổi methylome và sau đó làm thay đổi hoạt động methyltransferase DNA.
Điều nảy có thê gây ra rối loạn phát triển nhau thai và thai nhì [4]. Cadmium ảnh hưởng đến chu kỳ kinh nguyệt băng cách gây ra các sự thay đỗi trong quá trình tạo ra steroid và làm giảm hormone sinh sản ở tuôi dậy thì. Nó cũng có thé gây say thai va sinh non, cũng như gây giảm cân khi sinh. Cadmium có thé ảnh hưởng tiêu cực đến mật độ khoáng xương ở phụ nữ sau mãn kinh.
Phụ nữ thường có nông độ cadmium cao hơn nam giới và việc hap thy cadmium tại ruột có thẻ tăng lên trong tinh trạng thiểu sắt, một van dé thường gặp ở phụ nữ trong độ tuôi sinh sản. Nghiên cứu gan đây đã chi ra múi liên quan tiém an giữa cadmium và nguy cơ xuất huyết đưới nhện. Cadmium có khả năng tương tác với các con đường truyền tín hiệu nội tiết khác nhau và được xem là chất gây rỗi loạn nội tiết có thé kết nỗi với thụ thé estrogen alpha, ảnh hưởng đến truyền tín hiệu dọc theo các con đường estrogen và MAPK (mitogen activated protein kinase). Ngoài ra, các nghiên cứu địch tế học đã chỉ ra rằng tiếp xúc với cadmium có thê tăng nguy cơ phát triên các bệnh liên quan đến cơ xương như loãng xương, viêm khớp dạng thấp và viêm xương khép.
Mục tiêu quan trọng của cadmium là nhằm vảo các nhóm thiol (SH) của cystein có mặt trong các protein. Sự bat hoạt của các nhóm enzyme sulfhydryl có thé tạo ra một số khiếm khuyết về chức năng trong mạng lưới nội chat và ty thé. Tác dụng độc hại chính của Cd liên quan đến việc ngăn chặn chuỗi chuyên điện tử của ty thê bằng cách lam suy giảm dong điện tử qua phức hợp LH (phức hợp cytochrome bel hoặc ubiquinone cytochrome ¢ oxyoreductase). Cadmium cản trở quá trình hô hap được kích thích bằng ADP và gây ra sự tach rời, dẫn đến tăng cường tính thấm của ion ở mang trong ty thê thông qua việc tạo ra sự các lỗ chuyên tiếp tính thấm [4].