Metales Pesados, Ambiente y Salud
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)
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).
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 labranza, 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 generalmente 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
eco toxicidad.
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) | 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
Fuente: http://www.ecoportal.net/Contenido/Temas_Especiales/
Contaminacion/Metales_Pesados_Ambiente_y_Salud
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