| De gemiddelde cadmiumconcentratie in zeewater ligt bij ongeveer 0,05-0,4 ppb, waarbij deze in de diepzee duidelijk hoger is dan in de bovenste waterlagen met vaak slechts 1 ppt cadmium. Rivierwater en meren bevatten over het algemeen circa 0,4 ppb cadmium, vaak ook minder. In het sediment van onbelaste rivieren zijn ongeveer 40-800 ppb cadmium te vinden, terwijl dit bij belaste rivieren zonder meer 30-400 ppm kunnen zijn. Regenwater bevat rond de 0,5-2 ppb van dit element.
In het mondinggebied van rivieren in de zee wordt de mobilisatie van cadmium en zijn verbindingen meestal duidelijk groter. Normaal is ongeveer even veel van deze stoffen in opgeloste vorm als in aan gesuspendeerde deeltjes geadsorbeerde vorm aanwezig. In opgeloste vorm ligt cadmium in zoetwater vooral als Cd2+ en CdOH+ voor, terwijl het in zeewater voor het grootste gedeelte als niet-ionisch CdCl2 te vinden is. Ook CdCO3 en Cd(OH)2 spelen in de waterchemie van cadmium een rol.
Fytoplankton bevat over het algemeen rond de 1-5 ppm (drogestofgehalte) van het element. Hieruit laat zich een bioconcentratiefactor van circa 104-2.104 tegenover zeewater concluderen. In hogere waterplanten ligt de cadmiumconcentratie bij tot 10 ppm (drogestofgehalte), terwijl dit bij Europese zeevissen ongeveer 0,02-0,4 ppm en bij marine weekdieren 0,2-35 ppm zijn.
Cadmiummetaal reageert onder normale omstandigheden niet met water. Aan vochtige lucht loopt het echter relatief snel aan.
Onder normale omstandigheden is cadmium in water onoplosbaar. De oplosbaarheid van het Cd2+-ion is echter sterk pH-afhankelijk. De oplosbaarheid van cadmiumoxide is extreem gering en cadmiumhydroxide is zelfs compleet onoplosbaar in water. Andere cadmiumverbindingen kunnen daarentegen goed oplosbaar zijn. Zo zijn bijvoorbeeld 1210 g cadmiumchloride in gehydratiseerde vorm in een liter water oplosbaar.
Oplosbaarheid en waardoor deze beïnvloed kan worden Cadmium komt in vrij weinig mineralen voor, waarbij greenockiet het enige mineraal van grotere betekenis is. Het element en zijn verbindingen hebben echter wel veel commerciële gebruiksdoeleinden. Zo wordt cadmium in de galvanotechniek gebruikt en kan het in gele en rode pigmenten aanwezig zijn die voor verf, keramiekglazuur en email worden gebruikt. Een heel bekende toepassing is het gebruik in nikkel-cadmium-batterijen die heel vaak opnieuw opgeladen kunnen worden. Grotere accu’s die volgens dit principe werken, worden in elektrische voertuigen toegepast. Cadmium kan bovendien bestanddeel van zonnecellen en andere elektronische onderdelen zijn. In de kunststofproductie dienen cadmiumverbindingen als stabilisator van PVC. Ook kunststof dat voor elektrische apparaten gebruikt wordt, bevat vaak dit element.
Niet te onderschatten is de hoeveelheid cadmium die bij de productie van zink vrijkomt. Hetzelfde gebeurt in kleinere hoeveelheden bij de koper- en loodproductie.
Cadmium komt vaak in fosfaatmeststoffen en slib voor. Ook bij de productie van fosforzuur kan het element vrijkomen. Zijn verbindingen worden bovendien in de fotografie en als katalysatoren gebruikt en het is bestanddeel van een aantal legeringen die bijvoorbeeld in brandmelders en elektrische zekeringen worden toegepast. In kernreactoren dient cadmium onder andere als beschermende laag.
Als beschermlaag tegen corrosie wordt cadmium inmiddels eigenlijk niet meer gebruikt, omdat de milieuvervuiling hierdoor heel groot was. Het kan echter nog wel uit verzinkte dakgoten opgelost worden.
Als oxide zet zich cadmium graag aan kleine aërosolpartikels vast. Het wordt ondanks het gebruik van luchtfilters bij de afvalverbranding geëmitteerd en is bestanddeel van lasdampen. Bovendien ontstaat cadmiumstof bij het recyclen van ijzer en staal.
Cadmium heeft eventueel in een aantal organismen een biologische functie en is mogelijk zelfs in heel geringe hoeveelheden voor sommige organismen essentieel. Planten nemen cadmium met het bodemwater op. Normale luchtdroge grond bevat ongeveer 0,01-3 ppm van het element, waarbij deze waarde in de buurt van metaalverwerkende industrieën snel op enkele honderd ppm aan kan stijgen. Het bodemwater bevat normaal 0,1-1 ppb. De oplosbaarheid van cadmium kan echter bij een lage pH-waarde toenemen. Als gevolg neemt dan ook de concentratie in de beplanting toe. Deze ligt eigenlijk bij circa 0,03-0,5 ppm (drogestofgehalte), maar kan bij gecontamineerde grond ook enkele honderd ppm bereiken. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij de bemesting met slib uit rioolwaterzuiveringsinstallaties. Het element is niet biologisch afbreekbaar. Zure regen kan een verlaging van de pH-waarde veroorzaken die wederom bijdraagt aan de mobilisatie van cadmium en andere zware metalen.
Omdat cadmium vooral aan proteïnen wordt gebonden, kan het de fotosynthese- en transpiratieactiviteit van planten beperken en het celademhalingspercentage laten stijgen. Bij cadmiumconcentraties vanaf 2,5-5 ppm van hun drogestofgehalte kan men uitgaan van een beschadiging van de plant. Verminderingen van de opbrengst van de oogst komen vanaf ongeveer 10 ppm voor die over het algemeen bij een cadmiumgehalte van 5 ppm in de grond worden bereikt. Ook paddestoelen kunnen aan gecontamineerde standplaatsen hoge concentraties aan cadmium bevatten. Zo heeft men in extreme gevallen drogestofgehaltes van zelfs 4% gemeten.
Op aquatische organismen heeft cadmium snel een groeibelemmerende werking. Het accumuleert in enekele organismen, maar ook in een hele voedselketen. De cadmiumconcentraties in kustwater en in de bovenste waterlagen zijn ook daarom duidelijk lager, dat waterplanten het element in grote hoeveelheden opnemen. Dit is wederom een voordeel voor vissen en andere marine organismen die dan ook graag aan deze plaatsen leven.
De toxiciteit van cadmium en zijn verbindingen is heel hoog. Een giftige werking kan bij zoetwaterorganismen al vanaf 1 ppb en bij zeewaterorganismen vanaf 7 ppm Cd2+ optreden. Dodelijke concentraties worden vaak al bij 2 ppb in zoetwater en 100 ppb in zeewater bereikt. Een hoger zout- en calciumgehalte kan de toxiciteit van cadmium duidelijk verminderen. Hetzelfde geldt voor lage watertemperaturen. Zoetwatergroenwieren veranderen bij opname van cadmiumchloride de fijnstructuur van hun mitochondria, waarbij zijn cadmiumhoudende granula vormen. Cadmiumverbindingen gelden over het algemeen als sterk waterbedreigend. Zij zijn niet alleen een gevaar voor waterorganismen, maar ook voor ons drinkwater. De LC50-waarde die aangeeft, bij welke concentratie van een stof in het water 50% van een populatie sterft, ligt bij cadmiumchloride voor vissen bij ongeveer 33,7 mg/L en voor watervlooien bij bei 3,1 mg/L.
Zoogdieren resorberen bij inhalatie van cadmium een hoger percentage dan bij orale inname. Hier ligt dit bij ongeveer 3%. Bij warmbloedige organismen wordt het element voor een groot deel aan metallothioneinen gebonden wiens biosynthese hierdoor gestimuleerd wordt. Het treedt in concurrentie met zink en belemmert op deze manier zinkhoudende enzymen. Omdat cadmiumionen proteïnen sterk denatureren worden deze in grotere hoeveelheden met de urine uitgescheiden. Het denatureren van de eiwitten is dan ook de oorzaak van de acute vergiftigingsverschijnselen. Een antagonistisch effect bestaat ook met kobalt en seleen. Chronische vergiftigingen met bijvoorbeeld cadmiumoxide veroorzaken vaak beschadigingen van de nieren, de long en het beenmerg.
De LD50-waarde die de dosis aangeeft, waarbij 50% van een populatie sterft, ligt bij orale inname van cadmium door ratten en konijnen bij 150-300 mg/kg. Bij cadmiumoxide zijn dit ongeveer 72 mg/kg bij de rat. Grotere hoeveelheden cadmium kunnen bovendien een teratogeen, mutageen en waarschijnlijk carcinogeen effect hebben.
Cadmium heeft acht stabiele en vijftien instabiele, dus radioactieve isotopen.
Het cadmiumgehalte in het menselijke lichaam komt neer op ongeveer 0,7 ppm, alhoewel er geen functie voor dit element bekend is. Toch nemen we dagelijks ongeveer 10-1000 μg ervan met het voedsel en eventueel met sigarettenrook op, waarbij het gemiddelde bij circa 25 μg ligt. 6% van het met het voedsel opgenomen cadmium wordt ook daadwerkelijk geresorbeerd. Een klein deel hiervan wordt wederom uitgescheiden, terwijl een groter deel ook geaccumuleerd kan worden. Het aanbevolen maximum voor de dagelijkse inname ligt bij ongeveer 50 μg van het element dat rond 30 jaar in het lichaam verblijft. De totale hoeveelheid aan cadmium in het lichaam stijgt tot het 50e levensjaar op ongeveer 20 mg aan en neemt daarna weer af. De resorptiecijfers worden bij een tekort aan calcium, ijzer of proteïnen meestal hoger.
Heel hoge cadmiuminnamen kunnen tot nierenschade en pijnlijke botveranderingen, de zogenoemde Itai-Itai-ziekte, leiden. Ook de long kan door cadmium sterk worden aangetast. De giftigheid van het element ontstaat vooral door het feit dat cadmium de plaats van zink in belangrijke verbindingen inneemt en hun activiteit hierdoor belemmert. Omdat zink belangrijk voor de spermaproductie is, kan deze door de inname van cadmium worden verstoord. Bovendien kunnen wisselwerkingen tussen cadmium en ijzer vooral bij zwangere vrouwen anemie veroorzaken. Omdat de placenta een werkzame barrière voor het element is, is de kans op schade van het kind in het lichaam van de moeder door cadmium redelijk laag.
Na de absorptie wordt het element naar de lever getransporteerd, waar het met het enzym metallothioneine reageert dat het lichaam voorlopig voor cadmium beschermt. Bij een grotere inname wordt het echter verder getransporteerd en bindt het zich ook aan ander proteïnen. In de nieren worden de hoogste concentraties geaccumuleerd. Over het algemeen geldt dat bij meer dan 200 ppm van het element in de niercapsule niet meer voldoende metallothioneine beschikbaar is om het lichaam te beschermen.
Reacties van het lichaam op cadmium zijn verder braken, buikpijn en krampen. Vooral bij inhalatie van stoffen komt het tot irritaties van de luchtwegen, vergeling van de tandhalzen en gewichtsreductie.
Het zware metaal cadmium kan met behulp van ionenwisselaars en zandfilters uitstekend verwijderd worden. Een goede mogelijkheid is ook het toepassen van actief kool of coagulatie. De drinkwaternormen van de WHO geven voor cadmium een maximale waarde van 0,003 mg/L voor. In de EU-drinkwaterrichtlijn staat een maximum van 0,005 mg/L aangegeven, een waarde die ook in Nederland wordt gehandhaafd. Literatuurverwijzingen
Terug naar het periodiek systeem der elementen
Terug naar de overzicht van elementen en water | | | | |
Proceswater
Ion exchange
Languages 
Deutsch
English
Español
Français
Italiano
Nederlands
Polski
Português
العربية