Metal pesado tóxico - Toxic heavy metal

Hidrógeno Helio
Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón
Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón
Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Planchar Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón
Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio Indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón
Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio Neodimio Prometeo Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio Lutecio Hafnio Tantalio Tungsteno Renio Osmio Iridio Platino Oro Mercurio (elemento) Talio Dirigir Bismuto Polonio Astatine Radón
Francio Radio Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio Lawrencium Rutherfordio Dubnium Seaborgio Bohrium Hassium Meitnerio Darmstadtium Roentgenio Copérnico Nihonium Flerovio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Ejemplos de metales pesados ​​tóxicos
Una pared de 25 pies (7,6 m) de cenizas volantes de carbón contaminadas con metales pesados ​​tóxicos, como resultado de la liberación de 5,4 millones de yardas cúbicas de lechada de cenizas volantes de carbón en el río Emory , Tennessee , y en la tierra y el agua cercanas, en diciembre de 2008. Las pruebas mostraron niveles significativamente elevados de arsénico, cobre, bario , cadmio, cromo, plomo, mercurio, níquel y talio en muestras de purines y agua de río. Los costos de limpieza pueden exceder los $ 1.2 mil millones.

Un metal pesado tóxico es cualquier metal o metaloide relativamente denso que se destaca por su potencial toxicidad, especialmente en contextos ambientales. El término tiene una aplicación particular al cadmio , el mercurio y el plomo , todos los cuales aparecen en la lista de la Organización Mundial de la Salud de los 10 productos químicos de mayor interés público. Otros ejemplos incluyen manganeso , cromo , cobalto , níquel , cobre , zinc , plata , antimonio y talio .

Los metales pesados se encuentran naturalmente en la tierra. Se concentran como resultado de actividades provocadas por los humanos y pueden ingresar a los tejidos de plantas y animales (incluidos los humanos) a través de la inhalación, la dieta y la manipulación manual. Entonces, pueden unirse e interferir con el funcionamiento de componentes celulares vitales. Los antiguos conocían los efectos tóxicos del arsénico, el mercurio y el plomo, pero los estudios metódicos de la toxicidad de algunos metales pesados ​​datan de tan sólo 1868. En los seres humanos, la intoxicación por metales pesados ​​generalmente se trata mediante la administración de agentes quelantes . Algunos elementos que de otro modo se consideran metales pesados ​​tóxicos son esenciales, en pequeñas cantidades, para la salud humana.

Fuentes de contaminacion

El plomo tetraetilo es uno de los contaminantes de metales pesados ​​más importantes en el uso reciente.

Los metales pesados ​​se encuentran naturalmente en la tierra y se concentran como resultado de las actividades humanas o, en algunos casos, de procesos geoquímicos, como la acumulación en suelos de turba que luego se liberan cuando se drenan para la agricultura. Las fuentes comunes son los desechos mineros e industriales; emisiones de vehiculos; aceite de motor; combustibles utilizados por barcos y maquinaria pesada; trabajos de construcción; fertilizantes; plaguicidas; pinturas tintes y pigmentos; renovación; depósito ilegal de residuos de construcción y demolición; contenedor de basura con tapa abierta; soldadura, soldadura fuerte y soldadura fuerte; trabajo del vidrio; trabajos concretos; obras de carretera; uso de materiales reciclados; Proyectos de bricolaje en metal; quema de papel joss ; quema a cielo abierto de residuos en zona rural; sistema de ventilación contaminado; alimentos contaminados por el medio ambiente o por el embalaje; armamento; baterías de plomo-ácido ; patio de reciclaje de residuos electrónicos; maderas tratadas; infraestructura de abastecimiento de agua envejecida; y microplásticos que flotan en los océanos del mundo. El arsénico, el cadmio y el plomo pueden estar presentes en los juguetes de los niños a niveles que exceden los estándares regulatorios. El plomo se puede utilizar en juguetes como estabilizador , potenciador del color o agente anticorrosivo. El cadmio se emplea a veces como estabilizador o para aumentar la masa y el brillo de las joyas de juguete. Se cree que el arsénico se usa en relación con los tintes colorantes. Los bebedores habituales de alcohol destilado ilegalmente pueden estar expuestos a envenenamiento por arsénico o plomo, cuya fuente es el plomo contaminado con arsénico que se utiliza para soldar el aparato de destilación. El veneno para ratas que se usa en los almacenes de cereales y puré puede ser otra fuente de arsénico.

El plomo es el contaminante de metales pesados ​​más frecuente. Como componente del tetraetilo de plomo , (CH
3
CH
2
)
4
Pb
, se usó ampliamente en la gasolina durante las décadas de 1930 y 1970. Se ha estimado que los niveles de plomo en los medios acuáticos de las sociedades industrializadas son dos o tres veces superiores a los niveles preindustriales. Aunque el uso de gasolina con plomo se eliminó en gran medida en América del Norte en 1996, los suelos próximos a las carreteras construidas antes de esta época retienen altas concentraciones de plomo. El plomo (de la azida de plomo (II) o el estifnato de plomo utilizados en las armas de fuego) se acumula gradualmente en los campos de entrenamiento de armas de fuego, contaminando el medio ambiente local y exponiendo a los empleados del campo a un riesgo de envenenamiento por plomo .

Rutas de entrada

Los metales pesados ​​ingresan a los tejidos vegetales, animales y humanos a través de la inhalación de aire, la dieta y la manipulación manual. Las emisiones de los vehículos de motor son una fuente importante de contaminantes en el aire que incluyen arsénico, cadmio, cobalto, níquel, plomo, antimonio, vanadio, zinc, platino, paladio y rodio. Las fuentes de agua (aguas subterráneas, lagos, arroyos y ríos) pueden contaminarse por la lixiviación de metales pesados ​​de los desechos industriales y de consumo; La lluvia ácida puede exacerbar este proceso al liberar metales pesados ​​atrapados en el suelo. El transporte a través del suelo puede verse facilitado por la presencia de vías de flujo preferenciales (macroporos) y compuestos orgánicos disueltos. Las plantas están expuestas a metales pesados ​​a través de la absorción de agua; los animales comen estas plantas; La ingestión de alimentos de origen vegetal y animal son las mayores fuentes de metales pesados ​​en los seres humanos. La absorción a través del contacto con la piel, por ejemplo, del contacto con el suelo o con juguetes y joyas que contienen metales, es otra fuente potencial de contaminación por metales pesados. Los metales pesados ​​tóxicos pueden bioacumularse en los organismos ya que son difíciles de metabolizar .

Efectos negativos

Los metales pesados ​​"pueden unirse a componentes celulares vitales, como proteínas estructurales , enzimas y ácidos nucleicos , e interferir con su funcionamiento". Los síntomas y efectos pueden variar según el metal o el compuesto metálico y la dosis involucrada. En términos generales, la exposición prolongada a metales pesados ​​tóxicos puede tener efectos cancerígenos en el sistema nervioso central y periférico y en la circulación. Para los seres humanos, las presentaciones típicas asociadas con la exposición a cualquiera de los metales pesados ​​tóxicos "clásicos", o cromo (otro metal pesado tóxico) o arsénico (un metaloide), se muestran en la tabla.

Elemento Exposición aguda
generalmente un día o menos
Exposición crónica a
menudo meses o años
Cadmio Neumonitis (inflamación de los pulmones) Cáncer de pulmón
Osteomalacia (ablandamiento de los huesos)
Proteinuria (exceso de proteína en la orina; posible daño renal)
Mercurio Diarrea
Fiebre
Vómitos
Estomatitis (inflamación de encías y boca)
Náuseas
Síndrome nefrótico (trastorno renal inespecífico)
Neurastenia (trastorno neurótico)
Parageusia (sabor metálico)
Enfermedad rosada (dolor y decoloración rosada de manos y pies)
Temblor
Dirigir Encefalopatía (disfunción cerebral)
Náuseas
Vómitos
Anemia
Encefalopatía
Pie caído / muñeca caída (parálisis)
Nefropatía (enfermedad renal)
Cromo Hemorragia gastrointestinal (sangrado) 
Hemólisis (destrucción de glóbulos rojos)
Insuficiencia renal aguda
Fibrosis pulmonar (cicatrización pulmonar)
Cáncer de pulmón
Arsénico Náuseas
Vómitos
Diarrea
Encefalopatía
Efectos multiorgánicos
Arritmia Neuropatía
dolorosa
Cáncer de
hipopigmentación / hiperqueratosis por diabetes

Historia

Los antiguos conocían los efectos tóxicos del arsénico, el mercurio y el plomo, pero los estudios metódicos de la toxicidad general de los metales pesados ​​datan de tan solo 1868. En ese año, Wanklyn y Chapman especularon sobre los efectos adversos del arsénico, los metales pesados, plomo, cobre, zinc, hierro y manganeso "en el agua potable . Señalaron una "ausencia de investigación" y se redujeron a "la necesidad de abogar por la recopilación de datos". En 1884, Blake describió una aparente conexión entre la toxicidad y el peso atómico de un elemento. Las siguientes secciones proporcionan miniaturas históricas para los metales pesados ​​tóxicos "clásicos" (arsénico, mercurio y plomo) y algunos ejemplos más recientes (cromo y cadmio).

Orpiment , un mineral de arsénico tóxico que se utiliza en la industria del bronceado para eliminar el pelo de las pieles.

Arsénico

Arsénico , como realgar ( como
4
S
4
) y oropimente ( como
2
S
3
), era conocido en la antigüedad. Estrabón (64–50 a. C. - ¿c. 24 d. C.?), Un geógrafo e historiador griego, escribió que solo se empleaban esclavos en las minas de realgar y oropimentarios, ya que inevitablemente morirían por los efectos tóxicos de los humos desprendidos de los minerales. La cerveza contaminada con arsénico envenenó a más de 6.000 personas en el área de Manchester en Inglaterra en 1900 y se cree que mató al menos a 70 víctimas. Clare Luce , embajadora estadounidense en Italia de 1953 a 1956, sufrió envenenamiento por arsénico . Su origen se remonta a la pintura descascarada cargada de arsénico en el techo de su dormitorio. Es posible que también haya ingerido alimentos contaminados con arsénico en la pintura descascarada del techo en el comedor de la embajada. El agua subterránea contaminada por arsénico , a partir de 2014, "sigue envenenando a millones de personas en Asia".

Mercurio

Catedral de San Isaac , en San Petersburgo , Rusia. La amalgama de oro y mercurio utilizada para dorar su cúpula causó numerosas bajas entre los trabajadores involucrados.

Se informa que el primer emperador de la China unificada, Qin Shi Huang , murió por ingerir pastillas de mercurio que estaban destinadas a darle vida eterna. La frase "loco como un sombrerero" es probablemente una referencia al envenenamiento por mercurio entre los sombrereros (la llamada " enfermedad del sombrerero loco "), ya que los compuestos a base de mercurio se usaron una vez en la fabricación de sombreros de fieltro en los siglos XVIII y XIX. Históricamente, la amalgama de oro (una aleación con mercurio) se utilizó ampliamente en el dorado , lo que provocó numerosas víctimas entre los trabajadores. Se estima que solo durante la construcción de la Catedral de San Isaac murieron 60 trabajadores por el dorado de la cúpula principal. Se produjeron brotes de intoxicación por metilmercurio en varios lugares de Japón durante la década de 1950 debido a descargas industriales de mercurio en ríos y aguas costeras. Los casos más conocidos fueron en Minamata y Niigata . Solo en Minamata, más de 600 personas murieron debido a lo que se conoció como enfermedad de Minamata . Más de 21.000 personas presentaron reclamaciones ante el gobierno japonés, de las cuales casi 3000 obtuvieron la certificación de tener la enfermedad. En 22 casos documentados, las mujeres embarazadas que consumieron pescado contaminado mostraron síntomas leves o ningún síntoma, pero dieron a luz a bebés con graves discapacidades del desarrollo. Desde la Revolución industrial , los niveles de mercurio se han triplicado en muchas aguas marinas cercanas a la superficie , especialmente alrededor de Islandia y la Antártida .

Anuncio de pintura blanca con plomo Dutch Boy , 1912.

Dirigir

Los antiguos conocían los efectos adversos del plomo . En el siglo II a. C., el botánico griego Nicandro describió el cólico y la parálisis que se ven en las personas envenenadas con plomo. Dioscórides , un médico griego que se cree que vivió en el siglo I d.C., escribió que el plomo "hace que la mente ceda". El plomo se utilizó ampliamente en los acueductos romanos desde aproximadamente el 500 a. C. hasta el 300 d. C. El ingeniero de Julio César , Vitruvio , informó, "el agua es mucho más saludable de las tuberías de barro que de las de plomo. Porque parece que el plomo la hace dañina, porque produce plomo blanco , y se dice que esto es dañino para el cuerpo humano." Durante el período mongol en China (1271-1368 d. C.), la contaminación por plomo debida a la fundición de plata en la región de Yunnan superó los niveles de contaminación de las actividades mineras modernas en casi cuatro veces. En los siglos XVII y XVIII, la gente de Devon padecía una afección conocida como cólico de Devon ; se descubrió que esto se debía a la ingesta de sidra contaminada con plomo . En 2013, la Organización Mundial de la Salud estimó que la intoxicación por plomo provocó 143.000 muertes y "contribuyó [d] a 600.000 nuevos casos de niños con discapacidad intelectual", cada año. En la ciudad estadounidense de Flint, Michigan , la contaminación por plomo en el agua potable ha sido un problema desde 2014 . El origen de la contaminación se ha atribuido a la "corrosión de las tuberías de plomo y hierro que distribuyen el agua a los habitantes de la ciudad". En 2015, la concentración de plomo en el agua potable en el noreste de Tasmania , Australia, alcanzó un nivel 50 veces superior a las pautas nacionales prescritas para el agua potable. La fuente de la contaminación se atribuyó a "una combinación de infraestructura de agua potable en ruinas, incluidas tuberías con conexiones de plomo, tuberías de cloruro de polivinilo al final de su vida útil y plomería doméstica".

Cromo

El cromato de potasio , un carcinógeno , se usa en el teñido de telas y como agente curtiente para producir cuero .

Los compuestos de cromo (III) y el cromo metálico no se consideran un peligro para la salud, mientras que la toxicidad y las propiedades cancerígenas del cromo (VI) se conocen desde al menos finales del siglo XIX. En 1890, Newman describió el elevado riesgo de cáncer de los trabajadores de una empresa de tintes cromados . Se informó dermatitis inducida por cromato en trabajadores de aviones durante la Segunda Guerra Mundial . En 1963, se produjo un brote de dermatitis, que iba desde eritema hasta eccema exudativo , entre 60 trabajadores de fábricas de automóviles en Inglaterra. Los trabajadores habían estado lijando en húmedo pintura de imprimación a base de cromato que se había aplicado a las carrocerías de automóviles. En Australia, el cromo se liberó de la planta de explosivos de Newcastle Orica el 8 de agosto de 2011. Hasta 20 trabajadores de la planta quedaron expuestos al igual que 70 casas cercanas en Stockton . La ciudad solo fue notificada tres días después de la liberación y el accidente provocó una gran controversia pública, con Orica criticada por minimizar el alcance y los posibles riesgos de la filtración, y el gobierno estatal atacado por su lenta respuesta al incidente.

Barra de cadmio de 99,999% de pureza y cubo de 1 cm 3 .

Cadmio

La exposición al cadmio es un fenómeno de principios del siglo XX en adelante. En Japón, en 1910, Mitsui Mining and Smelting Company comenzó a descargar cadmio en el río Jinzugawa, como un subproducto de las operaciones mineras. Los residentes de los alrededores consumieron posteriormente arroz cultivado en agua de riego contaminada con cadmio. Experimentaron ablandamiento de los huesos e insuficiencia renal. El origen de estos síntomas no estaba claro; las posibilidades que se plantearon en ese momento incluían "una enfermedad regional o bacteriana o una intoxicación por plomo". En 1955, se identificó el cadmio como la causa probable y en 1961 la fuente estaba directamente relacionada con las operaciones mineras en el área. En febrero de 2010, se encontró cadmio en las joyas exclusivas de Miley Cyrus de Walmart . Wal-Mart continuó vendiendo las joyas hasta mayo, cuando las pruebas encubiertas organizadas por Associated Press confirmaron los resultados originales. En junio de 2010, se detectó cadmio en la pintura utilizada en vasos promocionales para la película Shrek Forever After , vendida por McDonald's Restaurants , lo que provocó el retiro del mercado de 12 millones de vasos.

Remediación

Un anión metálico EDTA. Pb desplaza Ca en Na
2
[CaEDTA]
para darle a Na
2
[PbEDTA]
, que se elimina del cuerpo a través de la orina .

En los seres humanos, la intoxicación por metales pesados ​​se trata generalmente mediante la administración de agentes quelantes . Estos son compuestos químicos, como CaNa2 EDTA (etilendiaminotetraacetato de calcio disódico) que convierten los metales pesados ​​en formas químicamente inertes que pueden excretarse sin interacción adicional con el cuerpo. Los quelatos no están exentos de efectos secundarios y también pueden eliminar metales beneficiosos del cuerpo. Los suplementos de vitaminas y minerales a veces se administran conjuntamente por esta razón.

Los suelos contaminados por metales pesados ​​pueden remediarse mediante una o más de las siguientes tecnologías: aislamiento; inmovilización; reducción de la toxicidad; separación física; o extracción. El aislamiento implica el uso de tapas, membranas o barreras subterráneas en un intento de poner en cuarentena el suelo contaminado. La inmovilización tiene como objetivo alterar las propiedades del suelo para dificultar la movilidad de los contaminantes pesados. La reducción de la toxicidad intenta oxidar o reducir los iones de metales pesados ​​tóxicos, por medios químicos o biológicos, en formas menos tóxicas o móviles. La separación física implica la remoción del suelo contaminado y la separación de los contaminantes metálicos por medios mecánicos. La extracción es un proceso dentro o fuera del sitio que utiliza productos químicos, volatilización a alta temperatura o electrólisis para extraer contaminantes de los suelos. El proceso o procesos utilizados variarán según el contaminante y las características del sitio.

Beneficios

Algunos elementos que de otro modo se consideran metales pesados ​​tóxicos son esenciales , en pequeñas cantidades, para la salud humana. Estos elementos incluyen vanadio, manganeso, hierro, cobalto, cobre, zinc, selenio, estroncio y molibdeno. Una deficiencia de estos metales esenciales puede aumentar la susceptibilidad al envenenamiento por metales pesados.

Ver también

Notas explicatorias

Citas

Referencias generales