CONTAMINACIÓN POR METALES

Contaminación por metales pesados.

Según estimaciones, el material de la corteza terrestre que la minería mundial remueve en un año equivale al doble de los sedimentos que arrastran todos los ríos del mundo. A los trabajos de extracción de los minerales metálicos y a su posterior fundición y purificación, hay que añadir los diversos procesos de fabricación en sus múltiples aplicaciones. El resultado es que cada año el hombre vierte en el ambiente cantidades de elementos metálicos abrumadoramente mayores que los aportes originales que de estos mismos elementos hace la naturaleza.

Tanta desmesura provoca la incorporación de metales (puros o combinados) a las redes tróficas, afectando tanto a vegetales como a animales. Al ingerir alimentos (o agua) o respirar aire contaminado, el ser humano corre graves peligros

Metales

De los 106 elementos conocidos por el hombre, 84 son metales.

Hay que tener presente que los metales son materias naturales que (desde la edad de hierro) han desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de las civilizaciones. El problema surge cuando prolifera su uso industrial. Y su empleo creciente en la vida cotidiana termina por afectar a la salud, por ejemplo entre 1850 y 1990 la presencia de plomo, cobre y zinc se multiplicó por diez, con el correspondiente incremento de emisiones que ello conlleva.

No todos los metales son peligrosos; algunos, pese a su toxicidad, se presentan de forma muy escasa o indisoluble, por lo que el número de estos productos dañinos para la salud sólo engloba a unos pocos. De entre ellos, destacan: Hg, Pb ,As, Sb, Cd, Ni, Bi, Se, Co, Cu...

Metales pesados, definición .

Definición de MP: No se dispone actualmente de una definición oficial o,

al menos, de una definición única generalmente aceptada. La expresión MP se usa para aludir de un modo no muy preciso a ciertos elementos metálicos, e incluso algunos semimetales (As) y no metales (Se) de alta densidad, a los que se atribuyen determinados efectos de contaminación ambiental, toxicidad y eco toxicidad.

Elementos citados como MP designa cualquier compuesto de antimonio, arsénico, cadmio, cromo (VI), cobre, plomo, mercurio, níquel, selenio, telurio, talio y estaño, así como estas sustancias en sus formas metálicas, siempre que éstas estén clasificadas como sustancias peligrosas.

Metales pesados, propiedades. La peligrosidad de los metales pesados es mayor al no

ser química ni biológicamente degradables. Una vez emitidos, pueden permanecer en el ambiente durante cientos de años.

Los metales pesados son peligrosos porque tienden a bioacumularse. La bioacumulación significa un aumento en la concentración de un producto químico en un organismo biológico en un cierto plazo, comparada a la concentración del producto químico en el ambiente

Metales pesados, Oligoelementos Desde el punto de vista biológico, se distinguen dos grandes

grupos de metales pesados, aquellos que no presentan una función biológica conocida y los que tienen la consideración de oligoelementos o micronutrientes.

La presencia de los primeros en seres vivos, en cantidades mínimas, lleva aparejada graves disfunciones orgánicas. Resultan altamente tóxicos y pueden acumularse en los organismos vivos. Son, principalmente: Cd, Hg, Pb, Ni, Sb, As, Bi.

Los oligoelementos o micronutrientes se requieren en pequeñas cantidades, o cantidades traza, por las plantas y animales; todos ellos son necesarios para que los organismos completen su ciclo vital pero superado un cierto umbral se vuelven tóxicos.

Los siguientes elementos (listados alfabéticamente) son considerados oligoelementos en humanos:

As, B, Br, Cr, Co, Cu, F, Fe, Mn, Mo, Ní, Se, Si, V, I, Zn. Para otros elementos, como el li, el Sn o el cd, su esencialidad no está totalmente

aceptada; incluso de la anterior lista no está clara la esencialidad del Br y el B

Factores del suelo que afectan la acumulación y disponibilidad

de los metales pesados

La toxicidad de un agente contaminante no sólo va a depender de sí mismo sino que las características del suelo donde se encuentre van a ser decisivas.

pH. Es un factor esencial. La mayoría de los metales tienden a estar más disponibles a pH ácido, excepto As, Mo, Se y Cr, los cuales tienden a estar más disponibles a pH alcalino.

Textura. La arcilla tiende a adsorber a los metales pesados, que quedan retenidos en este sustrato. Por el contrario los suelos arenosos carecen de capacidad de fijación de los metales pesados, los cuales pasan rápidamente al subsuelo y pueden contaminar los niveles freáticos.

Materia Orgánica. Reacciona con los metales formando complejos de cambio y quelatos. Los metales una vez que forman quelatos o complejos pueden migran con mayor facilidad a lo largo del las rutas metabólicas de los seres vivos. 

Condiciones rédox. El potencial de oxidación-reducción es responsable de que el metal se encuentre en estado oxidado o reducido y esto condiciona su movilidad.

Etc.

Tabla de Plant y Raiswell (1983) sobre la movilidad de los metales pesados en función de las condiciones de pH y Eh (potencial redox).

Bajo EhAlto Eh

La importancia de la especiación.

Las cantidades totales presentes en un suelo constituye un medida poco representativa de la posible toxicidad de un metal pesado. Resulta fundamental conocer la forma química bajo la que se presenta, es decir la especiación, pues la toxicidad de un elemento es muy distinta dependiendo de su presentación, que va a regular no sólo su disponibilidad (según se encuentre disuelto, adsorbido, ligado o precipitado) sino que también el grado de toxicidad que presente va a depender de la forma química en sí misma.

No obstante, por su facilidad de medida y reproductibilidad, en los estudios de contaminación se utilizan muy frecuentemente los valores totales para definir los umbrales de contaminación.

En la bahía de Minamata, en el sur del Japón, se produjo una enfermedaddenominada "Enfermedad de Minamata", debida al consumo de pescado ymariscos contaminados con metil mercurio, debido al paso de Hg++ ametilmercurio por acción bacteriana.

Cadmio.

Efectos del cadmio: Las características toxicológicas del Cadmio deriva sus de su

semejanza química con el zinc un oligoelemento esencial para las plantas, los animales y los seres humanos. El cadmio es biopersistente.  

En seres humanos, la exposición a largo plazo se asocia a: Disfunción renal.

Enfermedad obstructiva del pulmón se ha ligado al cáncer de pulmón, aunque los datos referentes al último son difíciles de interpretar debido a los diferentes factores que originan el cáncer.

Efectos en el tejido óseo (osteomalacia, osteoporosis) en seres humanos y los animales.

Exposición al cadmio: En general en la población no fumadora el camino principal de la

exposición está a través de alimento, con la adición del cadmio en el suelo por vía agrícola desde varias fuentes (deposición atmosférica y aplicaciones de fertilizantes).

Una exposición adicional en los seres humanos se presenta a través del cadmio en el aire, agua potable y con el humo del tabaco.

Cadmio II.

Un ejemplo ilustrativo de la importancia de la especiación y no de la cantidad total de un determinado compuesto es el descrito por Iimura et al (1977) referente al envenenamiento causado por arroz en suelos de Japón con alto contenido en Cd. Con técnicas tradicionales de cultivos no se producían daños, al mantenerse el suelo en condiciones reductoras todo el año. Ahora bien el drenaje temporal realizado para facilitar el laboreo causó la oxidación de S= a SO4= con la que desciende el pH y hace que aumente la concentración de Cd en disolución y por tanto en el arroz provocando la disentería (itai-itai).

Arsénico. Efectos del arsénico. El Arsénico es uno de los más tóxicos elementos que pueden ser

encontrados. La exposición al Arsénico inorgánico puede causar:

Irritación del estómago e intestinos, disminución en la producción de glóbulos rojos y blancos, cambios en la piel, e irritación de los pulmones. Se supone la posibilidad de desarrollar cáncer: de piel, pulmón, hígado y linfa.  

A exposiciones muy altas de Arsénico inorgánico puede causar infertilidad y abortos en mujeres, pérdida de la resistencia a infecciones, perturbación en el corazón y daño del cerebro tanto en varones como en mujeres. Finalmente, el Arsénico inorgánico puede dañar el ADN. El Arsénico orgánico no es causa de cáncer, ni tampoco daña al ADN. Pero exposiciones a dosis elevadas puede causar ciertos efectos sobre la salud humana, como es lesión de nervios y dolores de estómago.  

Emisiones del Arsénico  

Los humanos pueden ser expuestos al Arsénico a través de la comida, agua y aire. La exposición puede también ocurrir a través del contacto de la piel con suelo o agua que contenga Arsénico.   Los niveles de Arsénico en la comida son bastante bajos, pero los niveles de Arsénico en peces y mariscos pueden ser altos, porque los peces bio-acumulan Arsénico del agua donde viven. Por suerte, en este caso, el As mayormente se encuentra en forma de Arsénico orgánico menos dañina, pero aún así peces que contienen pequeñas cantidades de Arsénico inorgánico pueden ser un peligro grave para la salud humana.   La exposición al Arsénico puede ser más alta para la gente que trabaja con Arsénico, para gente que bebe cantidades importantes de vino, para gente que vive en casas que contienen conservantes de la madera que contienen este metal y gente que viven en granjas donde el Arsénico de los pesticidas ha sido aplicado en el pasado.  El Arsénico puede ser encontrado de forma natural en la tierra en pequeñas concentraciones, tanto en el suelo como en minerales y puede pasar al aire, agua y suelo a través de las tormentas de polvo y las aguas de escorrentía.  

Punteado basófilo de los hematíes en una intoxicación por plomo de origen alimentario

Plomo. Efectos del plomo

En la exposición de los seres humanos al plomo pueden dar lugar a una amplia gama de efectos biológicos dependiendo del nivel y duración de la exposición. Los altos niveles de la exposición pueden dar lugar a efectos bioquímicos tóxicos en los seres humanos que causan problemas en la síntesis de la hemoglobina (anemia), efectos sobre los riñones, aparato gastrointestinal, sistema reproductivo, y daños agudos o crónicos al sistema nervioso.  Se tiende a acumular en huesos y dientes. Los efectos son más graves en niños y fetos. 

Emisión de plomo El plomo en el ambiente se presenta de fuentes naturales y antropogénicas. La exposición puede ocurrir a través del agua potable, del alimento, del aire, del suelo y del polvo de la vieja pintura que contiene plomo. La población adulta no fumadora tiene como principal fuente de exposición el alimento, el agua, el aire y polvo/tierra son los caminos potenciales principales de la exposición para los niños y jóvenes. Para los niños hasta 4 o 5 meses de la edad, las fórmulas de la leche y el agua son las fuentes significativas.

Su producción ha crecido constantemente. Hay amplias categorías del uso: baterías, añadidos de la gasolina, aleaciones, pigmentos , munición …...

MERCURIO.

Efectos del mercurio

Es una sustancia tóxica que no tiene ninguna función conocida en bioquímica humana o fisiología y no aparece naturalmente en organismos vivos. El envenenamiento por mercurio se asocia a temblores, y/o cambios psicológico, junto con el aborto espontáneo y malformación congénita.

Entre 1953 a 1960, ciento once japoneses se intoxicaron en “Minamata", por consumir pescado y moluscos que habían acumulado en su organismo mercurio,(Hg). El responsable de esta contaminación, "el grupo Chisso", negó durante varios años todas las evidencias. Entre las victimas, 49 murieron en medio de sufrimientos atroces, mientras que otros 19 niños nacieron afectados de malformaciones articulares y lesiones neurológicas irreversibles. Este tipo de intoxicación por mercurio recibió el nombre, a partir de entonces de "enfermedad de Minamata".

Emisión de Mercurio:

El camino principal para la llegada del mercurio a los seres humanos es a través de la cadena de alimento y en menor medida la inhalación.

La fuente natural principal del mercurio es el degassing (desgasificación) de la corteza de tierra, de emisiones de los volcanes y de la evaporación de aguas de superficie naturales.

La explotación minera mundial del metal conduce a las descargas en la atmósfera. El uso del mercurio es extenso en procesos industriales y en otros varios productos (Ej. baterías, lámparas y termómetros). También es utilizado extensamente en odontología como amalgama para los rellenos y por la industria farmacéutica.

El motivo de la preocupación que suscita este metal son las formas extremadamente tóxicas en las cuales el mercurio puede existir en la atmósfera. El curso de su vida atmosférica es largo (del4 orden de 1 año), su forma gaseosa significa que la emisión, el transporte y la deposición del mercurio es de carácter global. Los procesos biológicos naturales pueden bioconcentrarlo, especialmente en el pescado (hasta 3000 veces superior al agua donde viven). Estas formas de mercurio: monometilmercurio y dimetilmercurio son altamente tóxicas

Niquel:Efectos del níquel

Las cantidades pequeñas de níquel son necesarias para producir las células rojas de la sangre (oligoelemento).

En cantidades excesivas, pueden llegar a ser tóxicos. La sobre exposición a corto plazo al níquel no se sabe que cause problemas de salud, pero la exposición a largo plazo puede causar peso corporal disminuido, daño al corazón y al hígado, e irritación de piel (reacciones alérgicas).

El níquel puede acumularse en la vida acuática, pero su presencia no se magnifica a lo largo de cadenas de alimento.

Selenio:Efectos del selenio

Es necesario para los seres humanos y otros animales en cantidades pequeñas.

La inhalación en cantidades grandes puede irritar los ojos, la nariz, la garganta, y el tracto respiratorio.

La acumulación de selenio en el tejido vivo, es causada por la ingestión de selenio en pescados y otros organismos. Los problemas de salud que el exceso de selenio en los tejidos ocasiona incluyen pérdida del pelo y de las uñas, daño al riñón y al hígado, daño al sistema circulatorio, y un daño más severo al sistema nervioso. 

Antimonio:Efectos del antimonio

El antimonio es un metal usado en el compuesto del trióxido de antimonio, es un retardador de la llama. Puede también ser encontrado en baterías, pigmentos, cerámica y cristal.

La exposición a altos niveles del antimonio por períodos del tiempo cortos causa náuseas, vómitos, y diarrea.

Hay poca información sobre los efectos de la exposición a largo plazo del antimonio, pero es un agente carcinógeno humano sospechado.

La mayoría de los compuestos del antimonio no son bio-acumulables en la vida acuática.

Cromo:Efectos del cromo.

El cromo se utiliza en el cemento, aleaciones del metal y los pigmentos para las pinturas, el papel, el caucho, y otros materiales.

La exposición baja puede irritar la piel (dermatitis) y causar la ulceración. La exposición a largo plazo puede causar daño del riñón y en el hígado, es típica la aparición de perforaciones en el tabique nasal. Tras una intoxicación masiva en Japón se asoció con aumento de cáncer de pulmón.

El cromo se acumula a menudo en las plantas y animales acuáticos (hasta 4000 veces por encima de los niveles normales.

Cobre:Efectos del cobre

El cobre es una sustancia esencial para la vida humana, es un oligoelemento.

En altas dosis puede causar anemia, daño del hígado y del riñón, irritación del estómago e intestino y daños cerebrales. La gente con la enfermedad de Wilson (exceso de cobre en el organismo por trastorno enzimático) tiene mayor riesgo de padecer enfermedad por la sobre exposición al cobre.

La vía de entrada es digestiva, por uso de agua potable conducida por tuberías de cobre, cocinar con recipientes de cobre y por consumir productos tratados con alguicídas a base de cobre.