カドミウム

使用制限（環境上の懸念）

カドミウムには毒性があるため、従来の用途の多くは廃止または厳しく規制されています。EUではほとんどの消費者製品でカドミウムが禁止され、多くの国でカドミウムの排出と廃棄に厳しい制限が設けられています。

ニッケル・カドミウム電池

NiCd電池は、耐久性と大電流を供給できる能力から、かつて充電式用途で一般的に使われていました。コードレス電話、非常用照明、電動工具などに使用されていました。しかし、環境上の懸念から、ほとんどの用途でリチウムイオン電池やNiMH電池に置き換えられています。

顔料と塗料

硫化カドミウムは鮮やかな黄色の顔料を生み、セレン化カドミウムは鮮烈な赤色やオレンジ色を生みます。これらの顔料は、色の強さと耐光性から芸術家に高く評価されました。モネやファン・ゴッホのような著名な画家もカドミウムイエローを使用しました。現在は、ほとんどの用途でより安全な代替品が好まれています。

電気めっきと腐食防止

カドミウムめっきは、特に海洋環境で優れた耐食性を発揮します。航空機の金具、ボルト、電子部品などに広く使用されていました。代替品では性能が及ばない場合、軍事および航空宇宙用途では現在もカドミウムめっきが使用されていますが、厳しい管理下に限られます。

原子力用途

カドミウムは中性子を吸収する能力に非常に優れているため、原子炉の制御棒や中性子遮蔽材として価値があります。カドミウム113は、安定同位体の中でも特に高い中性子吸収断面積を持つため、原子力安全システムに不可欠です。

太陽電池

テルル化カドミウム（CdTe）薄膜太陽電池は、非常に高効率で費用対効果に優れています。カドミウムによる環境上の懸念はあるものの、これらの太陽電池パネルはエネルギー回収率に優れ、リサイクルも可能です。カドミウムの数少ない成長中の用途の一つです。

特殊合金

低融点のカドミウム合金は、自動火災スプリンクラーや圧力容器の安全プラグなど、特殊な用途に使用されます。これらの合金はあらかじめ定められた温度で融解し、緊急時に自動的な安全開放を行います。

実験室と研究

カドミウム化合物は、生化学や毒性学の研究で研究用ツールとして使用されます。塩化カドミウムは、細胞ストレス応答や環境毒性学の研究に用いられます。これらの用途には、厳格な安全手順と廃棄物管理手順が必要です。

重要な環境上の注意

カドミウムには毒性があるため、日常的な用途のほとんどは廃止または厳しく規制されています。従来の用途の大半がより安全な代替品に置き換えられているため、現代の消費者がカドミウムに直接触れることはほとんどありません。

旧式電池の用途

電動工具、非常用照明、コードレス電話に使われていた古い充電式電池には、カドミウムが含まれていました。現在はリチウムイオン電池やニッケル水素電池に置き換えられています。環境汚染を防ぐには、古いNiCd電池を適切にリサイクルすることが重要です。

画家用顔料（使用制限）

専門の画家は、優れた発色特性を持つカドミウム系絵具を現在も使用することがありますが、現在では多くのメーカーがカドミウムを含まない代替品を提供しています。美術を学ぶ学生には、カドミウムの鮮やかな黄色、オレンジ色、赤色を再現する、より安全な代替品の使用が教えられることが多いです。

太陽電池技術

一部の薄膜太陽電池にはテルル化カドミウムが含まれていますが、消費者がこの物質に直接触れることはありません。これらのパネルは密封されており、使用終了時にはカドミウムが環境中に放出されないよう、適切にリサイクルする必要があります。

かつて食器に使用（現在は禁止）

古い陶器や釉薬には、カドミウム顔料が含まれていることがあり、食品や飲料に溶出する可能性があります。現在の規制では、食品接触面へのカドミウムの使用は禁止されています。アンティーク食器や輸入食器は、食品に使用する前に検査する必要があります。

産業用部品

一部の特殊な産業設備には、耐食性を目的としたカドミウムめっき部品が含まれている場合があります。これらの業界の作業員は、特別な訓練と健康監視を受けます。産業上の封じ込め対策により、消費者の曝露は最小限に抑えられています。

環境中での存在

カドミウムは土壌や植物、特に葉菜類や穀物に蓄積する可能性があります。現代の農業では、食品の安全性を確保するためカドミウム濃度を監視しています。喫煙者にとって、たばこの喫煙はカドミウム曝露の重要な原因です。

消費者保護

EPAやFDAなどの規制機関は、消費者製品中のカドミウムを厳しく制限しています。日常的な曝露の大半は、カドミウムを含む製品との直接接触ではなく、食品やたばこから生じます。適切なリサイクルと廃棄により、環境中への蓄積を防げます。

カドミウムは地殻中で最も希少な安定元素の一つで、平均濃度はわずか0.1-0.2 ppmです。この有毒な重金属は、単独の鉱物を形成することはまれで、亜鉛、鉛、銅の鉱石中に少量の成分として存在します。

亜鉛との共存

カドミウムは化学的性質が亜鉛とよく似ているため、ほとんど常に亜鉛鉱物と共存します。最も重要なカドミウム含有鉱物はグリーノッカイト（CdS）で、亜鉛鉱石の表面を覆うように形成されます。カドミウムは通常、亜鉛精鉱の0.1-0.5%を占めるため、亜鉛の精錬がカドミウム生産の主な供給源です。

地理的分布

主なカドミウム生産地域には、中国（世界生産量の60%）、韓国、カナダ、カザフスタンがあります。アラスカ州のレッドドッグ鉱山では、亜鉛採掘の副産物として大量のカドミウムが生産されます。オーストラリアのマウント・アイザおよびブロークン・ヒルの鉱床にも、相当量のカドミウム埋蔵量があります。

希少なカドミウム鉱物

純粋なカドミウム鉱物は極めてまれです。グリーノッカイト（CdS）のほか、カドミウム鉱物にはオタバイト（CdCO₃）やモンテポナイト（CdO）があります。カドミウムはほぼ例外なく他の金属生産の副産物として回収されるため、これらの鉱物は主に科学的関心の対象であり、経済的重要性は高くありません。

人為的発生源

人間の活動により、環境中のカドミウム濃度は大幅に上昇しています。石炭の燃焼、金属の精錬、産業活動によって、カドミウムが大気、水、土壌に放出されます。都市ごみの焼却やリン酸肥料の使用も、環境中のカドミウム汚染に寄与します。

生物濃縮

カドミウムは生物、特に腎臓や肝臓に生物濃縮します。植物は汚染土壌からカドミウムを吸収し、葉菜類や穀物では高い濃度を示します。貝類や一部の魚類は水中のカドミウムを濃縮するため、魚介類は曝露源になる可能性があります。

水域での存在

海水には約0.1 ppbのカドミウムが含まれていますが、淡水では通常、濃度がさらに低くなります。採鉱や産業活動によるカドミウム汚染は、汚染源の近くの河川や湖沼で濃度を大幅に上昇させる可能性があります。

地球規模の循環

カドミウムは大気中を長距離輸送されるため、工業地域の汚染が遠隔地域にも影響を及ぼす可能性があります。火山活動も自然由来のカドミウムを大気中に放出します。カドミウムは残留性と毒性を持つため、管理には国際協力が必要な地球規模の環境問題となっています。