Η τοξικότητα του καδμίου και οι επιπτώσεις του

Γράφει η Όλγα Υψηλάντη
Περιβαλλοντολόγος

 

Η ρύπανση από τα βαρέα μέταλλα τις τελευταίες δεκαετίες έχει σημειώσει σημαντική αύξηση. To κάδμιο στο περιβάλλον εισέρχεται από φυσικές πηγές, αλλά οι ανθρωπογενείς είναι αυτές που επηρεάζουν περισσότερο την εισροή του καδμίου σε αυτό. Η πρόληψη του καδμίου από το περιβάλλον μέσα από μια σειρά διαδικασιών οδηγείται στον άνθρωπο με αποτέλεσμα να έχουν σημειωθεί πολλές περιπτώσεις δηλητηρίασης από κάδμιο. Κανένα μέταλλο μέχρι τώρα δεν έχει διεισδύσει στο περιβάλλον σε τέτοια έκταση ώστε να αποτελέσει εκτεταμένο κίνδυνο. Υπάρχουν πολυάριθμες τεχνολογίες που εφαρμόζονται για την απομάκρυνση των βαρέων μετάλλων από τα απόβλητα, όπου θα αναφερθούν εκτενώς παρακάτω.


Με τον όρο βαρέα μέταλλα συνήθως αναφερόμαστε στα μέταλλα με ατομικό αριθμό μεταξύ του 21 (σκάνδιο) και του 84 (πολώνιο) τα όποια βρίσκονται στα φυσικά ύδατα. Στη βιβλιογραφία ο όρος βαρέα μέταλλα, συχνά αναφέρεται  και για τα μέταλλα που έχουν ειδικό βάρος μεγαλύτερο του σιδήρου.

Ορισμένα από τα μέταλλα και τα τοξικά στοιχεία θεωρούνται από τους πιο επικίνδυνους ρύπους του περιβάλλοντος. Κι αυτό επειδή δεν αποικοδομούνται, αλλά παραμένουν στο περιβάλλον και πολλές φορές βιοσυσσωρεύονται. Στην κατηγορία αυτή των στοιχείων ανήκουν κυρίως τα βαρέα μέταλλα, π.χ. υδράργυρος, κάδμιο, μόλυβδος, χρώμιο, βανάδιο, νικέλιο, χαλκός κ.ά. και τα τοξικά στοιχεία αρσενικό, σελήνιο, τελλούριο.

Το κάδμιο στη φύση συναντάται ως πρόσμιξη σε ορυκτά κυρίως του ψευδαργύρου αλλά και του μολύβδου και του χαλκού. Εξάγεται κυρίως ως υποπροϊόν της εξόρυξης ψευδαργύρου.

Οι εκπομπές καδμίου προκύπτουν από δύο σημαντικές κατηγορίες πηγών, τις φυσικές πηγές και τις προκαλούμενες από τον άνθρωπο ή ανθρωπογενείς πηγές. Οι εκπομπές εμφανίζονται στα τρία σημαντικά διαμερίσματα του περιβάλλοντος, την ατμόσφαιρα, το νερό και το έδαφος, αλλά μπορεί να υπάρξει ιδιαίτερη μεταφορά μεταξύ των τριών διαμερισμάτων μετά από την αρχική απόθεση.


Φυσικές πηγές

Το κάδμιο είναι ευρέως κατανεμημένο στο φλοιό της Γης με μέση συγκέντρωση περίπου 0,1-0,2 mg/kg και βρίσκεται συνήθως σε συνδυασμό με τον ψευδάργυρο. Υψηλότερα επίπεδα καδμίου συναντώνται στα ιζηματογενή πετρώματα, τα οποία περιέχουν περίπου 15 mg/kg. Μέσω των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στη χέρσο, όπως είναι η αποσάθρωση, η διάβρωση και η απόθεση, σημαντικές ποσότητες καδμίου μεταφέρονται μέσω των ποταμών στη θάλασσα. Η ηφαιστειακή δραστηριότητα είναι μια σημαντική φυσική πηγή απελευθέρωσης καδμίου στην ατμόσφαιρα. Η ετήσια παγκόσμια ροή καδμίου από την πηγή αυτή, έχει εκτιμηθεί ότι είναι 820 τόνοι. Οι υδροθερμικές πηγές αποτελούν και αυτές με τη σειρά τους σημαντικές πηγές απελευθέρωσης καδμίου στο περιβάλλον, αλλά οι ποσότητες καδμίου που ελευθερώνονται δεν έχουν εκτιμηθεί ακόμα. Οι περισσότερες υδροθερμικές πηγές βρίσκονται κατά μήκος της μεσο-ωκεάνιας ράχης του Ατλαντικού ωκεανού.


Ανθρωπογενείς πηγές

Εκτός από τις φυσικές πηγές εισόδου καδμίου στο περιβάλλον υπάρχουν και οι ανθρωπογενείς πηγές, όπου μεγάλες ποσότητες καδμίου εισέρχονται στο θαλάσσιο περιβάλλον. Για να εκτιμηθεί η ρύπανση του περιβάλλοντος από το κάδμιο λόγω των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι εκπομπές που παράγονται κατά τη χρήση και διάθεση των προϊόντων και των υποπροϊόντων του καδμίου.

Υπάρχουν τεράστιες ποσότητες καδμίου που παράγονται και εκπέμπονται στο περιβάλλον από διάφορες ανθρωπογενείς δραστηριότητες, όπου είναι σε μεγάλο βαθμό ρυπογόνες και τοξικές για τα οικοσυστήματα και τους οικοτόπους. Τέτοιες είναι οι αέριοι ρύποι που προέρχονται από την παραγωγή ενέργειας (όπως είναι η καύση των ορυκτών καύσιμων, η καύση της βιομάζας, τα καυσαέρια των τροχοφόρων κ.λπ.), τα υγρά και τα στερεά απόβλητα που προέρχονται από τις βιομηχανικές δραστηριότητες και τα οικιακά απορρίμματα. Επίσης μεγάλες ποσότητες καδμίου εισέρχονται στο περιβάλλον από την παραγωγή των μη σιδηρούχων μετάλλων, από την παραγωγή σιδήρου και χάλυβα, από την παραγωγή τσιμέντου, καθώς επίσης από την παραγωγή και χρήση των φωσφορικών λιπασμάτων και από την ιλύ των αποβλήτων.

Πρόληψη καδμίου (οδοί εισόδου καδμίου στο περιβάλλον)

Το κάδμιο που απελευθερώνεται από διάφορες φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές καταλήγει στην ατμόσφαιρα, στο έδαφος και στα υδάτινα περιβάλλοντα (ποτάμια, λίμνες, θάλασσες), όπου στη συνέχεια ο τελικός αποδέκτης είναι η θάλασσα (Σχήμα 1). Μεταξύ των συστημάτων αυτών υπάρχει ανταλλαγή ροής ύλης και ενέργειας (UNEP, 2008). Το κάδμιο από τη στιγμή που θα εκπεμφθεί στην ατμόσφαιρα, υπόκειται σε ατμοσφαιρική μεταφορά, όπου στη συνέχεια αποτίθεται στη θαλάσσια επιφάνεια ή στα αιωρούμενα σωματίδια (ξηρή απόθεση) ή απομακρύνεται από την αέρια στήλη λόγω συμπύκνωσης μέσα στα σύννεφα (υγρή απόθεση).

 

 

Σχήμα 1: Αλληλεπιδράσεις ατμόσφαιρας-ξηράς-θάλασσας. Με διπλή γραμμή έχουν επισημανθεί οι πηγές εισόδου του καδμίου στο θαλάσσιο περιβάλλον. [Πηγή: Γαβριήλ, 2002]

 

    Επιπτώσεις καδμίου στον ανθρώπινο οργανισμό

  Το κάδμιο εισέρχεται στον ανθρώπινο οργανισμό κυρίως από τις τροφές και λιγότερο από το πόσιμο νερό και το κάπνισμα. Το κάδμιο συσσωρεύεται στο ήπαρ, στα νεφρά, στη σπλήνα και στο θυρεοειδή αδένα, όπου και προκαλεί σοβαρές παθήσεις. Το κάδμιο αποβάλλεται με πολύ αργό ρυθμό από τον οργανισμό. Η ημιπερίοδος ζωής του στον ανθρώπινο οργανισμό ανέρχεται σε 20-30 χρόνια.

Το κάδμιο θεωρείται ιδιαίτερα τοξικό και η πρόσληψή του μέσω της διατροφής έχει πολλαπλές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία. Η τοξική του δράση εκδηλώνεται με τα εξής συμπτώματα: ναυτία, εμετός, διάρροια, πονοκέφαλοι, πόνοι στην κοιλιά και στους μύες και έκκριση σιέλου. Επίσης παρατηρείται απασβέστωση, οστεομαλακία, παραμορφώσεις και κατάγματα των οστών. Επίσης το κάδμιο θεωρείται ύποπτο καρκινογένεσης καθώς υπάρχουν επαρκή στοιχεία που υποδεικνύουν την καρκινογόνο δράση του στα ζώα.

Περιπτώσεις δηλητηρίασης με κάδμιο

Το κάδμιο θεωρήθηκε υπεύθυνο για την νόσο Itai-Itai σε ένα γιαπωνέζικο χωριό στον ποταμό Jintsu. Αυτή η επίπονη νόσος επιδρούσε ιδιαίτερα στα κόκκαλα και στις αρθρώσεις και προκάλεσε 100 θανάτους. Αποδόθηκε στη ρύπανση του ρυζιού από κάδμιο που προήλθε από ένα χυτήριο Zn. Σήμερα, υπάρχει αμφιβολία, εντούτοις, αν η itai-itai σχετίζεται με το κάδμιο ή το πιθανότερο θα έπρεπε να συσχετισθεί με τον υποσιτισμό και την ανεπάρκεια βιταμινών. Υψηλές συγκεντρώσεις καδμίου (173 ppm) και Zn (57600 ppm) σε στρείδια, rassostrea gigas, από την εκβολή του ποταμού στην Τασμανία προκάλεσαν στομαχικές διαταραχές στα άτομο που τα κατανάλωναν αλλά δεν υπάρχουν αποδείξεις για μόνιμες επιδράσεις από την κατανάλωση θαλασσινών ή ψαριών ρυπασμένων με κάδμιο. Με την εξαίρεση των στρειδιών, οστράκων και προφανώς άλλων μπαλανοειδών από ρυπασμένο νερό, η θαλάσσια τροφή δεν περιέχει περισσότερο κάδμιο από ό,τι άλλες τροφές και δεν αντιπροσωπεύει έναν ειδικό κίνδυνο. Το κάδμιο και οι ενώσεις του, μαζί με τον υδράργυρο και κάποια άλλα επικίνδυνα μέταλλα, περιλαμβάνονται στη «μαύρη λίστα» των ουσιών τα οποία μέσω διεθνών συμφωνιών δεν πρέπει να απορρίπτονται στη θάλασσα (Φυτιανός, 1996).

Πώς θα απαλλαγούμε από τον υδράργυρο;

Το κάδμιο, όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, είναι ένα βαρύ μέταλλο που ανήκει στα υγρά απόβλητα. Για τη μείωση/απομάκρυνση του ρυπαντικού φορτίου των υγρών αποβλήτων είναι απαραίτητη η εφαρμογή των κατάλληλων μεθόδων επεξεργασίας. Ο απαιτούμενος βαθμός επεξεργασίας εξαρτάται από τον τελικό αποδέκτη του επεξεργασμένου αποβλήτου (λίμνη, ποτάμι, έδαφος, θάλασσα, αποχετευτικό δίκτυο) και τα αντίστοιχα αποδεκτά όρια για τελική διάθεση (καθορισμός ανώτατων επιτρεπτών ορίων απόρριψης). Η επιλογή της μεθόδου πρέπει να γίνεται πολύ προσεκτικά και ύστερα από ανάλυση των προβλημάτων τής κάθε περίπτωσης ξεχωριστά.

Υπάρχουν πολυάριθµες τεχνολογίες που εφαρµόζονται για την αποµάκρυνση των βαρέων µετάλλων από τα απόβλητα. Η χηµική καθίζηση είναι η πιο διαδεδοµένη µέθοδος αποµάκρυνσης. Εκτός της χηµικής καθίζησης, η ιοντοανταλλαγή, ο διαχωρισµός µεµβρανών και η προσρόφηση είναι κάποιες άλλες µέθοδοι που χρησιµοποιούνται για την αποµάκρυνση των βαρέων µετάλλων από τα απόβλητα.

 

Χηµική καθίζηση

Η δυνατότητα προσαρµογής του pH είναι πολύ σηµαντική όχι µόνο για τη σταθεροποίηση των αποβλήτων, αλλά και γιατί διευκολύνει εκείνες τις χηµικές διεργασίες κατά τις οποίες αποµακρύνονται οι ανεπιθύµητες ουσίες. Για παράδειγµα, η χηµική καθίζηση εξαρτάται άµεσα από το pH των υδατικών διαλυµάτων. Αυτό συµβαίνει γιατί το pH καθορίζει τα χηµικά είδη των ανεπιθύµητων ουσιών που θα υπάρξουν και επηρεάζει τη διαλυτότητα των ιζηµάτων. Προσαρµόζοντας δηλαδή κατάλληλα το pH, η διαλυτότητα των τοξικών µετάλλων µειώνεται. Για να γίνει χηµική καθίζηση χρησιµοποιείται κυρίως Ca(OH)2 και NaOH δηλαδή OΗ- ή CO32- ή S2- έτσι ώστε να δημιουργηθούν αδιάλυτα κυρίως υδροξείδια των µετάλλων τα οποία µπορούν να αποµακρυνθούν µε καθίζηση. Τα υδροξείδια των µετάλλων παρουσιάζουν τη  µικρότερη δυνατή διαλυτότητα σε βασικό περιβάλλον. Στην περίπτωση που τα απόβλητα περιέχουν περισσότερα από ένα  µέταλλα, η χηµική καθίζηση είναι καλύτερο να λάβει χώρα σε πολλαπλά στάδια έτσι ώστε να δημιουργηθούν οι κατάλληλες τιµές pH, κατά τις οποίες θα υπάρξει καλύτερη καθίζηση για το κάθε µέταλλο. (Masters, 1998)

 

Ιονταλλαγή

Η ιονταλλαγή γίνεται µε τη χρήση στρωµάτων συνθετικών υλικών. Στα ιονταλλακτικά στρώµατα (ρητίνες), λόγω της χηµικής σύνθεσής τους, ένα ιόν µε το οποίο έχει προκορεστεί η ρητίνη εναλλάσσεται µε το ανεπιθύµητο ιόν του νερού. Η λειτουργία των ιονταλλακτικών ρητινών είναι διακοπτόµενη και όταν η ρητίνη δεν έχει δυνατότητα περαιτέρω ιονταλλαγής, γίνεται αναγέννηση. Στην απλούστερη περίπτωση το εξαντληµένο ιονταλλακτικό στρώµα αναγεννάται µε τη χρήση περίσσειας του ιόντος προκορεσµού. Υπό ιδανικές συνθήκες δεν πρέπει να λαµβάνει χώρα µόνιµη αλλαγή στις ιονταλλακτικές ρητίνες και γενικώς άλλες αλλαγές πέρα από την αντιστρέψιµη αλλαγή του ιόντος. Βέβαια, πάντα µερικές µη αντιστρέψιµες δράσεις λαµβάνουν χώρα και το υλικό της ιονταλλακτικής ρητίνης µετά από πολλές χρήσεις πρέπει να αντικαθίστανται.

∆ιαχωρισµός µεµβρανών

Η χρήση των ηµιπερατών µεµβρανών στην τεχνολογία καθαρισµού του νερού καθιστά δυνατή την αποµάκρυνση των αιωρούµενων στερεών, που δεν αποµακρύνονται κατά τη διήθηση στρώµατος, καθώς και την αποµάκρυνση χηµικών ενώσεων µε µεγάλο µοριακό βάρος και τα βαρέα µέταλλα. Οι διαχωρισµοί µε µεµβράνες βασίζονται στην ιδιότητα µιας ηµιπερατής µεµβράνης να επιτρέπει τη διέλευση µιας ουσίας µέσα από τους πόρους της, ενώ ταυτόχρονα εµποδίζει τη διέλευση άλλων ουσιών που αποτελούσαν αρχικά ένα µίγµα. Στις περισσότερες περιπτώσεις η διεργασία στηρίζεται στη διαφορά µεγέθους των διάφορων σωµατιδίων, ώστε άλλα να διαπερνούν τους πόρους και άλλα όχι. Οι διαχωρισµοί αυτοί είναι φυσικοί αφού αποτελούν διεργασίες µεταφοράς µάζας.

 

Προτάσεις και εναλλακτικές λύσεις για την επεξεργασία και την τελική διάθεση των βαρέων μετάλλων (η περίπτωση του υδραργύρου)

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται οι εναλλακτικές μέθοδοι διάθεσης των παραπροϊόντων επεξεργασίας των λυμάτων, με ιδιαίτερη αναφορά στους περιορισμούς, τις επιπτώσεις και τα οφέλη κάθε εναλλακτικής λύσης. Οι μέθοδοι αυτές κατηγοριοποιούνται, γενικά, ως εξής:

  • Επαναχρησιμοποίηση της ιλύος στη γεωργία ή για αναδασώσεις.
  • Διάθεση σε ΧΥΤΑ
  • Καύση της ιλύος
  • Άλλοι τρόποι διάθεσης, όπως πχ. διάθεση στην τσιμεντοβιομηχανία (όπως στη Δανία), κομποστοποίηση (όπως στην Ολλανδία και στην Αυστρία) κ.λπ.

 

Μέχρι σήμερα η Υγειονομική Ταφή αποτελεί την κύρια μέθοδο διάθεσης της ιλύος από ΕΕΛ στην Ελλάδα, αν και στην πραγματικότητα η διάθεση της ιλύος γίνεται σε ανεξέλεγκτες χωματερές. Σε κάθε περίπτωση όμως θα πρέπει να υπάρξει περιορισμός της διάθεσης της ιλύος σε ΧΥΤΑ, εξαιτίας της εφαρμογής της Οδηγίας   σχετικά με την Υγειονομική ταφή αποβλήτων (Οδηγία 1999/31/ΕC), η οποία άλλωστε έχει ενσωματωθεί και στο εθνικό δίκαιο. Σύμφωνα με την Οδηγία αυτή, προβλέπεται ότι τα βιοαποικοδομήσιμα αστικά απόβλητα που προορίζονται για διάθεση σε ΧΥΤΑ θα πρέπει να μειωθούν, όπως παρακάτω:

  • μέχρι την 16η Ιουλίου 2010, στο 75% της συνολικής ποσότητας αυτών που είχαν παραχθεί το 1995,

  • μέχρι την 16η Ιουλίου 2013, στο 50% της συνολικής ποσότητας αυτών που είχαν παραχθεί το 1995 και

  • μέχρι την 16η Ιουλίου 2020, στο 35% της συνολικής ποσότητας αυτών που είχαν παραχθεί το 1995.

Αναζητήστε στην Οίκοpress

Βασίλης Τακτικός

Βασίλης Τακτικός - προσωπικός ιστότοπος

Επισκεφθείτε επίσης

 

bio trikala logo

ΑΜΚΕ Ερύμανθος

Social Activism

paratiritiriokp

solon

Ερύμανθος Κοινωφελής Εργασία

edo-mko

Επισκεφθείτε τα Blog Μας

TheBlogIconBlogger 

Πανελλήνιο Παρατηρητήριο

Βασίλης Τακτικός – Συγγράμματα για την Κοινωνική Οικονομία

Δημοσιογραφία Πολιτών

Συμμετοχική Δημοκρατία

Η Επανάσταση των Social Media

Πράσινες Πόλεις

Υδάτινοι Πόροι και Περιβάλλον

Διαδραστική Παιδεία μέσω της Τέχνης

Κοινωνικά Υποστηριζόμενη Γεωργία

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας

Social Activism in the World

Κοινωνική Οικονομία

 

Συμπράττων φορέας

Περιφέρεια Αττικής