Por Norberto I. Schinitman *
Este artículo intenta, examinar y aportar ciertas
ideas tendientes a clarificar el tema de los
"metales pesados" y profundizar tanto sobre
los elementos y algunos de sus compuestos,
sus propiedades con respecto al
ambiente y la salud humana y otros asuntos
relacionados.
"Nacieron... del hierro y otros metales, locomotoras,
automóviles... y un millar de máquinas diversas y
versátiles."
Bernard Jaffe (1957)
Bernard Jaffe (1957)
Introducción
Quienes consultan habitualmente textos, artículos
y legislación vinculados con temas ambientales
relativos a la contaminación, los riesgos de la
utilización y liberación al ambiente de diversas
sustancias químicas y otros asuntos conexos,
habrán observado, seguramente, que desde
hace tiempo, la expresión "Metales Pesados" o
Heavy Metals, en inglés, (MP en lo sucesivo, en
este artículo) ha venido usándose con mayor
frecuencia.
Como es sabido, la frase MP se emplea para
referirse, describir o definir de modo genérico
a un conjunto de diversos elementos químicos,
a los que se atribuyen diferentes efectos de
contaminación, toxicidad y/o ecotoxicidad.
(Se emplea, a propósito, el término "conjunto",
entendido como agregado, para evitar el uso de
la palabra grupo, que podría implicar alguna
relación con la Tabla Periódica).
Al profundizar el estudio del conjunto de los MP
para intentar establecer un marco de referencia
emergen, entre otros, algunos
interrogantes/descriptores básicos, relacionados
con sus propiedades, los elementos y/o
compuestos involucrados, su definición y otros,
que se presentan en el cuadro siguiente. (Se
usa el giro "interrogantes/descriptores" porque
las respuestas concretas a esos interrogantes
resultarán útiles como descriptores generales
de los MP).
Algunos interrogantes/descriptores
acerca de los "Metales Pesados"
» ¿Cuál es su definición?
» ¿Cuáles son sus principales propiedades,
particularmente como contaminantes?
» ¿Qué elementos componen ese conjunto?
» ¿Se trata sólo de ciertos elementos, o
también de algunos de sus compuestos?
» ¿Son sólo metales o también semi-metales?
Ponencia
Este artículo intenta, desde un enfoque
formativo y pedagógico, asociando aspectos
ambientales y de química, examinar y aportar
ciertas ideas tendientes a dar respuestas a
los interrogantes-descriptores anteriores, clarificar
el tema de los "metales pesados" y profundizar
tanto sobre los elementos y algunos de sus
compuestos que suelen citarse como integrantes
de ese conjunto, sus propiedades con respecto
al ambiente y la salud humana y otros asuntos
relacionados, como así también sobre la
aplicabilidad de esa denominación conjunta.
Además, se formulan sugerencias para dar
mayor objetividad a la información científica
vinculada con temas de contaminación ambiental,
toxicidad y ecotoxicidad por elementos o compuestos.
Metales y desarrollo de la civilización
La corteza terrestre contiene utilísimos elementos
químicos, entre ellos muchos metales que, desde
tiempos remotos, han resultado de gran importancia
para el desarrollo y progreso de las civilizaciones, a
tal punto que sería muy difícil imaginar nuestra
sociedad actual sin un extenso empleo de utensilios
y herramientas elaborados con metales. De los
elementos químicos que hoy conocemos,
aproximadamente un 75 % son metales.
Para los químicos y ambientalistas, resulta
talvez relevante y curioso que dos lejanos
e importantes períodos históricos de la
humanidad se identifiquen de acuerdo
con los metales que en ellos se empleaban
predominantemente.
En efecto, muy atrás en tiempo, la edad de
bronce (producido tradicionalmente por
aleación del cobre con el estaño), siguió a la
edad de piedra y precedió a la más reciente
edad de hierro. Esta antelación se debe a
que el cobre puede encontrarse en muchos
lugares en estado libre, es decir como
elemento químico no combinado, mientras
que prácticamente no se halla hierro libre
sino combinado con otros elementos.
Algunos historiadores estiman que unos
diez mil años atrás, en algunas regiones
de Asia ya se empleaba el cobre. Este metal,
de un atractivo color rojizo, solía encontrarse
libre, en vetas entre ciertas rocas, y podía
ser extraído con paciencia y esfuerzo. Fue
utilizado para construir instrumentos de l
abranza, armas y objetos de adorno que,
por el elevado costo del metal, se guardaban
en lugares ocultos.
También es sabido que hace más de cinco
mil años, nuestros ancestros ya habían
comenzado a emplear el oro y la plata.
Esto se debía, precisamente, a que esos
metales, al igual que el cobre, se
encontraban a veces en estado libre, y
podían extraerse con cierta facilidad.
Además, hay también evidencias acerca
del uso de utensilios primitivos de hierro
hace unos 4500 años.
Como notas de interés conexas con la
temática de este trabajo, recordemos que
tanto el hierro, como el cobre y el estaño
(constituyentes del bronce), son g
eneralmente considerados actualmente MP.
Por otra parte, debido a su extenso uso,
se van agotando las reservas conocidas
de ciertos elementos usualmente
conceptuados como MP, tales como cobre,
estaño, mercurio, plata, plomo y zinc.
Metales, salud y ambiente
Como veremos seguidamente, desde hace
mucho tiempo fueron notados diversos
problemas de contaminación, toxicidad y
ecotoxicidad atribuidos a ciertos metales y
a algunos de sus compuestos. Acerca de
los problemas asociados con algunos metales
y su metalurgia, el historiador griego Plutarco
relataba, hace más de 1900 años, lo que ahora
denominaríamos severos efectos nocivos
ambientales y sanitarios provocados por la
exposición que experimentaban los trabajadores
de las minas y fundiciones.
Al mismo tiempo, corresponde enfatizar
que numerosos MP son necesarios para los
seres vivos. Efectivamente, vestigios
(cantidades pequeñísimas) de cadmio,
cobre, cromo y zinc, son esenciales
para la vida.
Además, algunos de los denominados MP
ingresan habitualmente a nuestro
organismo en porciones menores,
vehiculizados por los alimentos, el agua o
el aire que respiramos. Varios persisten
o se bioacumulan durante largo tiempo
en los organismos vivos.
Presentemente, los principales MP
calificados como contaminantes
ambientales son el cadmio, mercurio
y plomo, que resultan nocivos para el
hombre, los animales, las plantas y el
ambiente.
Al mismo tiempo, se atribuye a algunos
compuestos de cromo ser carcinógenos y
provocar daño genético. El mercurio
es considerado un contaminante universal.
El plomo, que es el metal con propiedades
tóxicas que más se ha propagado en el
ambiente, fue ampliamente usado por los
romanos para construir tuberías para
conducir agua, vasijas para vino y objetos
similares. Hasta la década de 1970 fue muy
utilizado en pinturas, conductos para agua
en las viviendas y hasta no hace mucho
tiempo en algunos combustibles para automotores.
Metales pesados, propiedades y definición
Como se anticipó más arriba, la expresión MP
se usa para aludir de un modo no muy preciso
a ciertos elementos metálicos, y también a
algunos de sus compuestos, a los que se
atribuyen determinados efectos de
contaminación ambiental, toxicidad y
ecotoxicidad.
Asimismo, es de destacar que hasta el presente
(junio de 2004), no se dispone de una definición
oficial generalmente aceptada, ni de un listado de
esos elementos, ni de una referencia clara y exacta
de las propiedades o caracteres de los MP que
provenga de alguna sociedad científica u organismo
referente de alto nivel, como podría ser la IUPAC
(Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) o
la US EPA, (Agencia de Protección Ambiental de los
EUA), por ejemplo.
Como consecuencia, en muchos artículos y
documentos no se definen los MP en su conjunto,
o se los presenta acotados, de un modo válido
sólo en el contexto del propio documento.
Otro aspecto notable es que diversas fuentes
bibliográficas mencionan entre los MP a distintos
elementos, metales y semimetales y, además, a
algunos de sus compuestos. También se implica, a
veces, a un no metal. Todo esto puede contribuir
a causar cierta confusión sobre este tema.
Algunos elementos considerados Metales Pesados
Entre los elementos que suelen citarse como
"metales pesados", se cuentan principalmente
los referidos en el cuadro siguiente, en orden
alfabético. Su estudio nos muestra que se trata
de metales, semimetales y, sorprendentemente,
también un no metal.
| Metales Pesados Algunos elementos que suelen citarse bajo esta denominación, en orden alfabético Aluminio, arsénico*, bario, berilio, cadmio, cobalto, cobre, cromo, estaño, hierro, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, plata, plomo, selenio**, talio, vanadio, zinc. Nota: *As es un semimetal; **Se es un no metal; los restantes son metales. |
Veamos, en el cuadro siguiente esos mismos elementos,
ordenados según su número atómico; se incluyen también
sus símbolos.
| Metales Pesados Algunos elementos que suelen citarse bajo esta denominación, ordenados por número atómico Ref.: (Número atómico); [Símbolo] | ||||
| Berilio (4) [Be] | Aluminio (13) [Al] | Vanadio(23)[V] | Cromo (24) [Cr] | Manganeso(25)[Mn] |
| Hierro (26) [Fe] | Cobalto (27) [Co] | Níquel (28) [Ni] | Cobre (29)[Cu] | Zinc (30) [Zn] |
| Arsénico* (33) [As] | Selenio**(34) [Se] | Molibdeno (42) [Mo] | Plata (47) [Ag] | Cadmio (48)[Cd] |
| Estaño (50)[Sn] | Bario(56) [Ba] | Mercurio (80) [Hg] | Talio (81) [Tl] | Plomo (82) [Pb] |
| *As es un semimetal; **Se es un no metal; los restantes son metales. | ||||
Criterios empleados para definir los metales pesados
Como veremos seguidamente, se han empleado diversos criterios o
pautas para definir los MP. Entre las principales propiedades
consideradas para ello, se cuentan, respectivamente, la densidad,
el peso atómico y la masa atómica.
En general, esas definiciones no resultan claras, específicas o
completas. Para facilitar su comparación, en la siguiente tabla se
acumulan algunas definiciones, clasificadas según las distintas
propiedades consideradas. Se nota que algunas no coinciden
entre sí y que las definiciones sólo se refieren a metales, y no
a semimetales.
| "Metales Pesados" Algunas definiciones según las propiedades consideradas | |
| Propiedad considerada | Definición |
| Densidad | Metales con una densidad mayor que 4 g/cm3. |
| Metales con una densidad mayor que 4,5 g/cm3 . | |
| Metales con una densidad mayor que 5 g/cm3 . | |
| Metales con una densidad mayor que 6 g/cm3 . | |
| Metales con una densidad de 3,5 a 5 g/cm3. | |
| Metales con una densidad relativamente alta, tóxicos o venenosos a bajas concentraciones. | |
| Peso atómico | Metales con un elevado peso atómico. |
| Metales con un peso atómico mayor que el del Na (23). | |
| Metales con un peso atómico mayor que el del Na (23), que forman jabones con ácidos grasos. | |
| Metales con un peso atómico mayor que 40, excluyendo los alcalino-térreos, alcalinos, lantánidos y ac-tínidos. | |
| Metales con un peso atómico relativamente alto, tales como cadmio, estaño, mercurio y plomo. | |
| Metales con un elevado peso atómico, que pueden dañar a los seres vivos y tienden a acumularse en la ca-dena alimentaria, tales como As, Cd, Hg y Pb. | |
| Masa atómica | Metales de masa atómica elevada. |
| Metales de alta masa atómica, particularmente los de transición que son tóxicos y no son metabolizados por los organismos vivos, tales como Cd, Cr, Hg y Pb. | |
| Cualquier metal, en cualquier forma química, con masa atómica bas­tante alta, en especial los que son tóxicos (como Cd, Hg y Pb), persisten en el ambiente y pueden acumularse en tejidos vegeta­les y animales. | |
| Metales con una elevada masa atómica y densidad superior a 4,5 g/cm3, como Cd, Cu, Cr, Hg y Pb; como contaminantes se metabolizan mal y presentan toxicidad para los seres vivos, incluido el hombre. | |
Aplicabilidad de las definiciones
En muchos casos, al mencionar un determinado
"metal pesado", no se deslinda si se trata de ese
elemento puro, o de algunos o la totalidad de
sus diversos compuestos, los que no presentan
las mismas propiedades físicas, químicas, tóxicas
ni ecotóxicas.
Como ejemplo aclaratorio, tengamos presente
que algunos compuestos de cromo hexavalente
(Cr VI) son citados como carcinógenos humanos,
pero prácticamente no se encuentra información
sobre cánceres ocasionados por exposición a ese
metal puro. Además, el cromo y algunas de sus
aleaciones se emplean sin problemas, desde hace
tiempo, en prótesis médicas y dentales.
Propiedades de algunos elementos considerados
generalmente como metales pesados
Para mayor ilustración, en la tabla siguiente se
presentan algunas propiedades vinculadas con
aspectos ambientales, actualmente aceptadas,
de ciertos elementos mencionados frecuentemente
como MP y de algunos de sus compuestos.
| Metales Pesados Propiedades principales de algunos elementos (y sus compuestos) que suelen agruparse bajo esta denominación | |
| Cadmio Cd | Es un micronutriente esencial para los humanos, animales y plantas. Sus propie­dades tóxicas son similares a las del zinc. Proviene principalmente de la refinación del zinc. Es persistente en el ambiente y si es absorbido por el organismo humano puede persistir por dé­cadas antes de ser excretado. En humanos, la exposición prolongada se relaciona con la disfunción renal. También puede llevar a enfermedades pulmonares, se la ha relacionado con el cáncer de pulmón y puede provocar osteoporosis en humanos y animales. El ingreso me­dio diario, para humanos se es­tima en 0,15 µg procedente del aire y 1 µg del agua. Fu­mar unos 20 cigarrillos puede provocar la inhalación de unos 2 a 4 µg. |
| Cobre Cu | Es un elemento esencial para la vida humana, pero en dosis elevadas puede provo­car anemia, irrita­ción del estómago e intestino y daño renal y hepático. Los pacientes con la enfermedad de Wilson, pueden tener mayores riesgos en caso de sobreexposición al cobre. El cobre puede encontrarse en el agua potable, procedente de las cañerías de ese metal o de adi­tivos empleados para evitar la proliferación de algas. |
| Cromo Cr | Se usa en aleaciones y pigmentos para cemento, papel, pinturas, caucho y otras aplicaciones. Fre­cuentemente se acumula en ambientes acuáticos, por lo que existe cierto riesgo de ingerir pescado con­taminado. Los bajos niveles de exposición pueden provocar irri­tación de la piel y úlceras, mientras que la exposición prolongada puede causar daños hepáticos y renales, al tejido nervioso y al sistema circulatorio. |
| Mercurio Hg | Es un contaminante global. Proviene principalmente de la degasificación de la corteza terrestre, las emisiones volcánicas y la evapora­ción de las masas de agua. Es utili­zado en pilas, lámparas y ter­mó­metros. También se lo usa en odontología, en las amalga­mas para obtura­ción de caries, (muchos autores han se­ñalado que esto no es conveniente) y en la industria farmacéutica. Las principales fuentes de emisión de mercurio son la fabricación de cloro en celdas de mer­curio, producción de me­tales no ferrosos, combustión de carbón mi­neral y cremato­rios. Es tóxico y no se lo encuentra naturalmente en organismos vivos. Las intoxicaciones con mercurio pueden provocar temblores, gingivitis, alteraciones psicológicas y aborto espontáneo. Algunos procesos biológicos naturales pueden generar compuestos metilados de mercurio que se bioacumulan en los organismos vivos, especialmente en peces. El mono y el dimetilmercurio son muy tóxicos y provocan enfermedades neurológicas. La principal ruta de ingreso a los seres huma­nos es por la cadena alimentaria y no por in­halación. |
| Níquel Ni | El níquel es necesario para la formación de glóbulos rojos, pero en exceso es medianamente tóxico. No se conocen efectos de la so­breexposición de corto plazo, pero en el largo plazo puede provocar disminución del peso corporal, irritación de la piel y problemas cardíacos y hepáticos. Puede acumularse en ambientes acuá­ticos, pero no experi­menta biomagnificación en la cadena alimenta­ria. |
| Plomo Pb | Proviene de fuentes naturales y antropogénicas. Puede ingresar al or­ganismo por el agua, alimentos, tierra y polvillo desprendido de viejas pinturas conte­niendo plomo. Es maleable, dúctil y se le puede dar forma con facilidad. Asimismo, es uno de los metales no ferrosos que más se recicla. Se lo emplea en aleaciones, baterías, com­puestos y pigmentos, revestimientos para cables, proyectiles y municiones. La exposición puede tener diversos efectos en humanos. Los niveles al­tos de exposición pueden afectar la síntesis de hemoglobina, la fun­ción renal, el tracto gastrointestinal, las articulaciones y el sistema nervioso. |
| Selenio Se | Es un no metal necesario en pequeñas cantidades para los seres humanos y ciertos animales, pero en ex­ceso puede provocar fatiga, irritabilidad, caída del ca­bello y las uñas y daño hepático, renal y daño severo del sistema nervioso. Se acumula en los tejidos vivos, especialmente en los peces. |
Conclusión
Como hemos visto, aunque ampliamente usada,
la expresión ?metales pesados?, no es muy
precisa, ni se dispone de una definición unívoca,
ni de un listado oficial o generalmente aceptado
de los elementos que los componen, ni una
referencia clara y exacta de sus propiedades.
Entonces, sería muy útil e importante, en
primer término, que algún organismo o entidad
con gran autoridad científica estudie la posibilidad
de emitir una definición concreta.
Por ahora, hasta que dispongamos de esa
definición, como aporte para lograr una mayor
claridad y objetividad en la comunicación de
resultados o información científica y ambiental,
se sugiere la conveniencia de que los artículos,
documentos, legislación o similares que hagan
referencia a temas de contaminación ambiental,
toxicidad o ecotoxicidad por determinados
elementos químicos, eviten la expresión generalizada
tales como "metales pesados" y especifiquen
claramente aquellos elementos o compuestos
y sus propiedades y efectos de los que se trata.
Por último, se presentan algunos descriptores
generales de los MP, que se desprenden de las
respuestas a los interrogantes/descriptores
presentados al comienzo.
| Descriptores generales de los Metales Pesados Correspondientes a algunos elementos (y/o sus compuestos) que suelen mencionarse bajo esta denominación | |
| Elementos generalmen-te citados como MP | Aluminio, arsénico, bario, berilio, cadmio, cobalto, cobre, cromo, estaño, hierro, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, plata, plomo, selenio, talio, vanadio, zinc. |
| Definición | No se dispone actualmente de una definición ?oficial? o, al menos, de una definición unívoca generalmente aceptada. |
| Propiedades principales | Se les se atribuyen, en general, efectos de contaminación ambiental, toxicidad y/o eco toxicidad. |
| ¿Son sólo los elementos o también sus com-puestos? | Elementos y algunos de sus compuestos. |
| ¿Se trata sólo de meta-les? | La mayoría son metales; As es un semimetal; se cita también al Se que es un no-metal. |
Ibañez Pérez Jesús Oswaldo 18.353.376
Electrónica del Estado Sólido
No hay comentarios:
Publicar un comentario