تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

الكادميوم عنصرٌ كيميائي رمزه الكميائي Cd ينتمي إلى المجموعة الثانية عشر في الجدول الدوري، ويُصنّف من الفلزات الانتقالية. أصل الاسم مشتق من الكلمة اللاتينية Cadmia أي كربونات الخارصين كونه يرتبط ارتباطاً وثيقاً بالخارصين، وللتشابه الكبير بين خصائص هذين العنصرين، وقد اكتشف الكادميوم في عام 1817 من قبل العالم فريديريك ستروميري.

ما هي خصائص ومركبات الكادميوم؟

الكادميوم معدنٌ ناعمٌ طريٌّ لونه رمادي فضي، قابل للطرق والسحب، كما يمتاز بناقليته الكهربائية العالية، صعب الذوبان في الماء، لكنه يذوب في الأحماض، ويحترق في الهواء مشكلاً أكسيد الكادميوم CdO، ومن أهمّ مركباته كلوريد الكادميوم Cd Cl₂ الذي يستخدم في صناعة البطاريات، وكربونات الكادميوم CdCO₃، وكبريتيد الكادميوم CdS.

ما هي نظائر الكادميوم؟

العدد الذري للكادميوم يساوي 48، ويتواجد الكادميوم في الطبيعة على شكل ثمانية نظائر منها: سبعة نظائر مستقرة، حيث وفرتها النسبية هي الكادميوم 106 (1.3 بالمئة)، والكادميوم 108 (0,9 بالمئة)، والكادميوم 110 (12 بالمئة)، والكادميوم 111 (13 بالمئة)، والكادميوم 112 (24 بالمئة)، والكادميوم 114 (29 بالمئة)، والكادميوم 116 (7.5 بالمئة)، والنظير المُشع ذو عمر النصف الطويل جداً هو الكادميوم 113 ذو الوفرة النسبية (12 بالمئة).

نوضح في الجدول التالي بعض النظائر المُشعّة للكادميوم، وعمرها النصفي، وأنماط تفككها

نمط التفكك	عمر النصف	النظير
EC	461.9d	Cd-109
β	[math]8\times 10^{15}y[/math]	Cd-113
β	53.46h	Cd-115
β	2.49h	Cd-117
β	50.3m	Cd-118
β	50.8s	Cd-120

(y) سنة (d) يوم (h) ساعة، (m) دقيقة، (s) ثانية

(EC) أسر إلكتروني، (β) التفكك الإلكتروني.

باقي النظائر المُشعّة أعمارها النصف قصيرة جداً لا تتجاوز الثواني، لذلك لا خطورة إشعاعية منها، إنما تكمن الخطورة في الكادميوم 113 ذي عمر النصف الطويل جداً [math]8\times 10^{15}y[/math]، كما نلاحظ أن أغلب النظائر المُشعّة تضمحل وفق إصدار بيتا ما عدا الكادميوم 109 الذي يضمحل وفق الأسر الإلكتروني. ^[1]

كيف ينتج الكادميوم؟

يتواجد الكادميوم في جميع أنواع التربة والصخور، وكمنتجٍ ثانوي أثناء إنتاج الزنك، والنحاس، والرصاص، كما ينتج من التعدين، والصهر، وحرق الفحم، والنفط، كما يمكن أن ينتج من حرق النفايات. إن نظير الكادميوم 113 ذو عمر النصف الطويل يمكن أن ينتج من التنشيط النيوتروني للنظير المستقر الكادميوم 112، كما يعتبر الكادميوم 113 أحد نواتج تفاعلات الانشطار النووي لليورانيوم (U-235)، ويتواجد أيضاً في دخان السجائر. ^[2]

ما هي استخدامات الكادميوم؟

للكادميوم استخدامات عديدة منها:

1- يدخل في عدة صناعات، وأهمها صناعة البطاريات القابلة للشحن (Cadmium-Nichel (Cd-Ni))، والأصباغ، والبلاستيك.

2- استخدامه كطلاءٍ مضادٍّ للتآكل للصلب والحديد.

3- نظراً لناقليته الكهربائية العالية، فهو يستخدم في أنصاف النواقل، مثل: تلوريد الكادميوم، وسيانيد الكادميوم.

4- يستخدم كعامل استقرارٍ في المواد البلاستيكية، ككلوريد البولي فينيل.

5- استخدام مركبات الكادميوم كعوامل مضادة للاحتكاك للمعدات.

6- يدخل في صناعة الخلايا الشمسية.

7- يستخدم في الطلاء الكهربائي.

8- يستخدم الكادميوم في المفاعلات النووية، وفي مكونات المفاعل النووي الانشطاري، كقضبان التحكم لامتصاص النيوترونات الحرارية، كما يدخل في تركيب الدروع الواقية من الإشعاع، حيث مقطعه العرضي لأسر النيتوترونات الحرارية كبير.

ما تأثيره على البيئة؟

يوجد الكادميوم في الطبيعة بسوياتٍ منخفضة، لكن الأنشطة البشرية زادت من سويات الكادميوم. يعتبر الكادميوم من أكثر المعادن سُمّية، تنطلق جسيمات الكادميوم إلى الهواء في الأماكن التي تنتشر فيها الصناعات التي يدخل الكادميوم فيها، وينتشر في التربة والمياه القريبة من المصانع التي تنتج الكادميوم، وفي أماكن النفايات المُشعّة، والتفجيرات النووية.

تكمن خطورة الكادميوم في خاصية التراكم الحيوي، حيث تتساقط جسيمات الكادميوم في الهواء في المناطق التي يتواجد فيها، وتغسل من الهواء بمياه الأمطار، فتتسرب إلى التربة، وتنتقل منها إلى النباتات والحيوانات، ومنها إلى الإنسان بعد أن يزداد تركيزها في كل مرحلةٍ من المراحل المتعاقبة.

إن الحدّ الأقصى لتلوث الهواء بالكادميوم على هيئة أبخرة في الولايات المتحدة 0.1 ميلي غرام لكل متر مكعب. تقدر التركيزات في التربة الرملية بنحو 80 مرة أعلى من تلك الموجودة في الماء الخلالي (الماء الموجود في المسام بين جزيئات التربة). ^[3]

تأثير الكادميوم على صحة الإنسان

لا توجد خطورةٌ من التعرض الخارجي للكادميوم 113، فهو يضمحل مُصدراً جسيمات بيتا بطاقةٍ مساوية 93 كيلو إلكترون فولت، ولكن تكمن الخطورة في دخول الكادميوم جسم الإنسان أهمّ نظائر الكادميوم خطورة هو النظير الكادميوم 113 ذو عمر النصف الطويل، والذي يساوي [math]8\times 10^{15}y[/math].

يتواجد الكادميوم في بعض الأطعمة، كالفواكه، والخضروات الورقية الخضراء، كما يتواجد في القهوة، والعديد من التوابل. عندما يدخل الكادميوم الجسم عن طريق تناول الطعام، أو شرب المياه الملوثة بالكادميوم، أو استنشاق الهواء الحاوي على أبخرة الكادميوم، أو على شكل جسيماتٍ عالقة يمتص الجهاز الهضمي كميةً قليلةً جداً منه.

حيث ينتقل فقط حوالي 5 بالمئة من الكمية المدخلة إلى مجرى الدم، ويتمّ انتقال 30 بالمئة من الكمية الواصلة إلى الدم، وتترسب في الكبد، و30 بالمئة من الكمية تترسب في الكليتين، وباقي الكمية تتوزع في أعضاء وأنسجة الجسم الأخرى. قد يؤدي التعرض المتكرر ولو بكمياتٍ قليلة إلى التلف الكلي الدائم، نظراً لعمر النصف البيولوجي الكبير للكادميوم حوالي 25 عاماً، وقد يستهدف الكادميوم أنظمة القلب، والأوعية الدموية، والجهاز العصبي، والتناسلي.

وُجد أن تركيز الكادميوم في دم المدخنين أكبر بخمس مرات مقارنةً بغير المدخنين، لذلك يمكن أن يكون للكادميوم تأثيرات سلبية على الجهاز التنفسي. تكمن الخطورة الإشعاعية للكادميوم في جسيمات بيتا التي يمكن أن تسبّب الإصابة بالأورام السرطانية. تمّ تصنيف الكادميوم من قبل وكالة حماية البيئة (EPA) على أنه محتمل مادة مسرطنة للإنسان، بالإضافة إلى السُمّية الإشعاعية للكادميوم، أيضاً يتصف الكادميوم بالسُّمّية الكيميائية، حيث يسبّب استنشاق أبخرة الكادميوم ضرراً بالجهاز التنفسي. ^[4]

آلية السُّمّية بالكادميوم

إن جسيمات بيتا الناتجة عن اضمحلال الكادميوم تؤثر على الأهداف الحساسة في خلايا الجسم، وأهمها الحمض النووي DNA، مما يؤثر على تكاثر الخلايا وتمايزها، وقد ينتهي الأمر بموت الخلايا، وقد يؤثر الكادميوم على الكرموسومات، ويساهم في حدوث طفرات، وفي تشكيل المؤكسدات، مثل: الماء الأوكسجيني، والجذور الحرة التي تعتبر فعالةً جداً، كما يثبط الكادميوم أيضًا نشاط الإنزيمات المضادة للأكسدة، مثل: الكاتالاز (Catalase)، وتصنيع الميتالوثيونين الذي يلعب دور كاسحٍ للجذور الحرة. ^[5]