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Aumentar tamaño del texto Disminuir tamaño del texto Partir el texto en columnas Ver como pdf 01-12-2004

Metales pesados, ambiente y salud

Norberto I. Schinitman
Ecoportal.net


"Nacieron... del hierro y otros metales, locomotoras, automviles... y un millar de mquinas diversas y verstiles."

Bernard Jaffe (1957)

Introduccin

Quienes consultan habitualmente textos, artculos y legislacin vinculados con temas ambientales relativos a la contaminacin, los riesgos de la utilizacin y liberacin al ambiente de diversas sustancias qumicas y otros asuntos conexos, habrn observado, seguramente, que desde hace tiempo, la expresin "Metales Pesados" o Heavy Metals, en ingls, (MP en lo sucesivo, en este artculo) ha venido usndose con mayor frecuencia.

Como es sabido, la frase MP se emplea para referirse, describir o definir de modo genrico a un conjunto de diversos elementos qumicos, a los que se atribuyen diferentes efectos de contaminacin, toxicidad y/o ecotoxicidad. (Se emplea, a propsito, el trmino "conjunto", entendido como agregado, para evitar el uso de la palabra grupo, que podra implicar alguna relacin con la Tabla Peridica).

Al profundizar el estudio del conjunto de los MP para intentar establecer un marco de referencia emergen, entre otros, algunos interrogantes/descriptores bsicos, relacionados con sus propiedades, los elementos y/o compuestos involucrados, su definicin y otros, que se presentan en el cuadro siguiente. (Se usa el giro "interrogantes/descriptores" porque las respuestas concretas a esos interrogantes resultarn tiles como descriptores generales de los MP).

Algunos interrogantes/descriptores acerca de los "Metales Pesados"

Cul es su definicin?

Cules son sus principales propiedades, particularmente como contaminantes?

Qu elementos componen ese conjunto?

Se trata slo de ciertos elementos, o tambin de algunos de sus compuestos?

Son slo metales o tambin semi-metales?

Ponencia

Este artculo intenta, desde un enfoque formativo y pedaggico, asociando aspectos ambientales y de qumica, 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 as tambin sobre la aplicabilidad de esa denominacin conjunta.

Adems, se formulan sugerencias para dar mayor objetividad a la informacin cientfica vinculada con temas de contaminacin ambiental, toxicidad y ecotoxicidad por elementos o compuestos.

Metales y desarrollo de la civilizacin

La corteza terrestre contiene utilsimos elementos qumicos, 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 sera muy difcil imaginar nuestra sociedad actual sin un extenso empleo de utensilios y herramientas elaborados con metales. De los elementos qumicos que hoy conocemos, aproximadamente un 75 % son metales.

Para los qumicos y ambientalistas, resulta talvez relevante y curioso que dos lejanos e importantes perodos histricos de la humanidad se identifiquen de acuerdo con los metales que en ellos se empleaban predominantemente.

En efecto, muy atrs en tiempo, la edad de bronce (producido tradicionalmente por aleacin del cobre con el estao), sigui a la edad de piedra y precedi a la ms reciente edad de hierro. Esta antelacin se debe a que el cobre puede encontrarse en muchos lugares en estado libre, es decir como elemento qumico no combinado, mientras que prcticamente no se halla hierro libre sino combinado con otros elementos.

Algunos historiadores estiman que unos diez mil aos atrs, en algunas regiones de Asia ya se empleaba el cobre. Este metal, de un atractivo color rojizo, sola encontrarse libre, en vetas entre ciertas rocas, y poda ser extrado 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.

Tambin es sabido que hace ms de cinco mil aos, nuestros ancestros ya haban comenzado a emplear el oro y la plata. Esto se deba, precisamente, a que esos metales, al igual que el cobre, se encontraban a veces en estado libre, y podan extraerse con cierta facilidad. Adems, hay tambin evidencias acerca del uso de utensilios primitivos de hierro hace unos 4500 aos.

Como notas de inters conexas con la temtica de este trabajo, recordemos que tanto el hierro, como el cobre y el estao (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, estao, mercurio, plata, plomo y zinc.

Metales, salud y ambiente

Como veremos seguidamente, desde hace mucho tiempo fueron notados diversos problemas de contaminacin, 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 ms de 1900 aos, lo que ahora denominaramos severos efectos nocivos ambientales y sanitarios provocados por la exposicin 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 pequesimas) de cadmio, cobre, cromo y zinc, son esenciales para la vida.

Adems, 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 carcingenos y provocar dao gentico. El mercurio es considerado un contaminante universal. El plomo, que es el metal con propiedades txicas que ms se ha propagado en el ambiente, fue ampliamente usado por los romanos para construir tuberas para conducir agua, vasijas para vino y objetos similares. Hasta la dcada 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 definicin

Como se anticip ms arriba, la expresin MP se usa para aludir de un modo no muy preciso a ciertos elementos metlicos, y tambin a algunos de sus compuestos, a los que se atribuyen determinados efectos de contaminacin ambiental, toxicidad y eco toxicidad.

Asimismo, es de destacar que hasta el presente (junio de 2004), no se dispone de una definicin 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 cientfica u organismo referente de alto nivel, como podra ser la IUPAC (Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada) o la US EPA, (Agencia de Proteccin Ambiental de los EUA), por ejemplo.

Como consecuencia, en muchos artculos y documentos no se definen los MP en su conjunto, o se los presenta acotados, de un modo vlido slo en el contexto del propio documento.

Otro aspecto notable es que diversas fuentes bibliogrficas mencionan entre los MP a distintos elementos, metales y semimetales y, adems, a algunos de sus compuestos. Tambin se implica, a veces, a un no metal. Todo esto puede contribuir a causar cierta confusin 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 alfabtico. Su estudio nos muestra que se trata de metales, semimetales y, sorprendentemente, tambin un no metal.

Metales Pesados

Algunos elementos que suelen citarse bajo esta denominacin, en orden alfabtico

Aluminio, arsnico*, bario, berilio, cadmio, cobalto, cobre, cromo, estao, hierro, manganeso, mercurio, molibdeno, nquel, 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 segn su nmero atmico; se incluyen tambin sus smbolos.

Metales Pesados

Algunos elementos que suelen citarse bajo esta denominacin, ordenados por nmero atmico

Ref.: (Nmero atmico); [Smbolo]

Berilio (4) [Be]

Aluminio (13)
[Al]

Vanadio(23)[V]

Cromo (24) [Cr]

Manganeso(25)[Mn]

Hierro (26) [Fe]

Cobalto (27) [Co]

Nquel (28) [Ni]

Cobre (29)[Cu]

Zinc (30) [Zn]

Arsnico* (33) [As]

Selenio**(34) [Se]

Molibdeno (42) [Mo]

Plata (47) [Ag]

Cadmio (48)[Cd]

Estao (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 atmico y la masa atmica.

En general, esas definiciones no resultan claras, especficas o completas. Para facilitar su comparacin, en la siguiente tabla se acumulan algunas definiciones, clasificadas segn las distintas propiedades consideradas. Se nota que algunas no coinciden entre s y que las definiciones slo se refieren a metales, y no a semimetales.

"Metales Pesados"

Algunas definiciones segn las propiedades consideradas

Propiedad considerada

Definicin

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, txicos o venenosos a bajas concentraciones.

Peso atmico

Metales con un elevado peso atmico.

Metales con un peso atmico mayor que el del Na (23).

Metales con un peso atmico mayor que el del Na (23), que forman jabones con cidos grasos.

Metales con un peso atmico mayor que 40, excluyendo los alcalino-trreos, alcalinos, lantnidos y ac-tnidos.

Metales con un peso atmico relativamente alto, tales como cadmio, estao, mercurio y plomo.

Metales con un elevado peso atmico, que pueden daar a los seres vivos y tienden a acumularse en la ca-dena alimentaria, tales como As, Cd, Hg y Pb.

Masa atmica

Metales de masa atmica elevada.

Metales de alta masa atmica, particularmente los de transicin que son txicos y no son metabolizados por los organismos vivos, tales como Cd, Cr, Hg y Pb.

Cualquier metal, en cualquier forma qumica, con masa atmica bastante alta, en especial los que son txicos (como Cd, Hg y Pb), persisten en el ambiente y pueden acumularse en tejidos vegetales y animales.

Metales con una elevada masa atmica 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 fsicas, qumicas, txicas ni ecotxicas.

Como ejemplo aclaratorio, tengamos presente que algunos compuestos de cromo hexavalente (Cr VI) son citados como carcingenos humanos, pero prcticamente no se encuentra informacin sobre cnceres ocasionados por exposicin a ese metal puro. Adems, el cromo y algunas de sus aleaciones se emplean sin problemas, desde hace tiempo, en prtesis mdicas y dentales.

Propiedades de algunos elementos considerados generalmente como metales pesados

Para mayor ilustracin, 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 denominacin

Cadmio

Ca

Es un micronutriente esencial para los humanos, animales y plantas. Sus propiedades txicas son similares a las del zinc. Proviene principalmente de la refinacin del zinc. Es persistente en el ambiente y si es absorbido por el organismo humano puede persistir por dcadas antes de ser excretado. En humanos, la exposicin prolongada se relaciona con la disfuncin renal. Tambin puede llevar a enfermedades pulmonares, se la ha relacionado con el cncer de pulmn y puede provocar osteoporosis en humanos y animales. El ingreso medio diario, para humanos se estima en 0,15 g procedente del aire y 1 g del agua. Fumar unos 20 cigarrillos puede provocar la inhalacin de unos 2 a 4 g.

Cobre

Cu

Es un elemento esencial para la vida humana, pero en dosis elevadas puede provocar anemia, irritacin del estmago e intestino y dao renal y heptico. Los pacientes con la enfermedad de Wilson, pueden tener mayores riesgos en caso de sobreexposicin al cobre. El cobre puede encontrarse en el agua potable, procedente de las caeras de ese metal o de aditivos empleados para evitar la proliferacin de algas.

Cromo

Cr

Se usa en aleaciones y pigmentos para cemento, papel, pinturas, caucho y otras aplicaciones. Frecuentemente se acumula en ambientes acuticos, por lo que existe cierto riesgo de ingerir pescado contaminado. Los bajos niveles de exposicin pueden provocar irritacin de la piel y lceras, mientras que la exposicin prolongada puede causar daos hepticos y renales, al tejido nervioso y al sistema circulatorio.

Mercurio

Hg

Es un contaminante global. Proviene principalmente de la degasificacin de la corteza terrestre, las emisiones volcnicas y la evaporacin de las masas de agua. Es utilizado en pilas, lmparas y termmetros. Tambin se lo usa en odontologa, en las amalgamas para obturacin de caries, (muchos autores han sealado que esto no es conveniente) y en la industria farmacutica. Las principales fuentes de emisin de mercurio son la fabricacin de cloro en celdas de mercurio, produccin de metales no ferrosos, combustin de carbn mineral y crematorios. Es txico y no se lo encuentra naturalmente en organismos vivos. Las intoxicaciones con mercurio pueden provocar temblores, gingivitis, alteraciones psicolgicas y aborto espontneo. Algunos procesos biolgicos naturales pueden generar compuestos metilados de mercurio que se bioacumulan en los organismos vivos, especialmente en peces. El mono y el dimetilmercurio son muy txicos y provocan enfermedades neurolgicas. La principal ruta de ingreso a los seres humanos es por la cadena alimentaria y no por inhalacin.

Nquel

Ni

El nquel es necesario para la formacin de glbulos rojos, pero en exceso es medianamente txico. No se conocen efectos de la sobreexposicin de corto plazo, pero en el largo plazo puede provocar disminucin del peso corporal, irritacin de la piel y problemas cardacos y hepticos. Puede acumularse en ambientes acuticos, pero no experimenta biomagnificacin en la cadena alimentaria.

Plomo

Pb

Proviene de fuentes naturales y antropognicas. Puede ingresar al organismo por el agua, alimentos, tierra y polvillo desprendido de viejas pinturas conteniendo plomo. Es maleable, dctil y se le puede dar forma con facilidad. Asimismo, es uno de los metales no ferrosos que ms se recicla. Se lo emplea en aleaciones, bateras, compuestos y pigmentos, revestimientos para cables, proyectiles y municiones. La exposicin puede tener diversos efectos en humanos. Los niveles altos de exposicin pueden afectar la sntesis de hemoglobina, la funcin renal, el tracto gastrointestinal, las articulaciones y el sistema nervioso.

Selenio

Se

Es un no metal necesario en pequeas cantidades para los seres humanos y ciertos animales, pero en exceso puede provocar fatiga, irritabilidad, cada del cabello y las uas y dao heptico, renal y dao severo del sistema nervioso. Se acumula en los tejidos vivos, especialmente en los peces.

Conclusin

Como hemos visto, aunque ampliamente usada, la expresin ?metales pesados?, no es muy precisa, ni se dispone de una definicin unvoca, ni de un listado oficial o generalmente aceptado de los elementos que los componen, ni una referencia clara y exacta de sus propiedades.

Entonces, sera muy til e importante, en primer trmino, que algn organismo o entidad con gran autoridad cientfica estudie la posibilidad de emitir una definicin concreta.

Por ahora, hasta que dispongamos de esa definicin, como aporte para lograr una mayor claridad y objetividad en la comunicacin de resultados o informacin cientfica y ambiental, se sugiere la conveniencia de que los artculos, documentos, legislacin o similares que hagan referencia a temas de contaminacin ambiental, toxicidad o ecotoxicidad por determinados elementos qumicos, eviten la expresin generalizada tales como "metales pesados" y especifiquen claramente aquellos elementos o compuestos y sus propiedades y efectos de los que se trata.

Por ltimo, 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 denominacin

Elementos generalmen-te citados como MP

Aluminio, arsnico, bario, berilio, cadmio, cobalto, cobre, cromo, estao, hierro, manganeso, mercurio, molibdeno, nquel, plata, plomo, selenio, talio, vanadio, zinc.

Definicin

No se dispone actualmente de una definicin ?oficial? o, al menos, de una definicin unvoca generalmente aceptada.

Propiedades principales

Se les se atribuyen, en general, efectos de contaminacin ambiental, toxicidad y/o eco toxicidad.

Son slo los elementos o tambin sus com-puestos?

Elementos y algunos de sus compuestos.

Se trata slo de meta-les?

La mayora son metales; As es un semimetal; se cita tambin al Se que es un no-metal.

Bibliogafa

-Curtis, H., Barnes, N. (1996). Invitacin a la Biologa. Madrid: Ed. Mdica Panamericana.
-Duffus, J. H. (2002). "Heavy metals"- a meaningless term- Pure Appl. Chem., Vol. 74, No. 5, pp. 793?807.
-Duffus, J. H. Consultation on the definition of heavy metals. [email protected]. (E-mail personal 29. 06.2004).
-FAO (2004). Soil heavy metals. http://www.fao.org/gtos/tems/variable_Show_jsp?VARIABLE_ID=43 Soil heavy metals
-Hawkes, S. J. (1997) What Is a "Heavy Metal" J. Chem. Educ. 1997. 74. 1374.
-Jaffe, B. (1981). La qumica crea un mundo nuevo. Buenos Ares: Eudeba.
-Kiely, G. (1999). Ingeniera ambiental. Madrid: Interamericana.
-Swedish EPA (2004). Heavy metals. http://www.internat.naturvardsverket.se/index.html
-UNECE (2004). The 1998 Aarhus Protocol on Heavy Metals. www.unece.org/env/lrtap/hm_h1.htm
-U.S. Department of Labor (2004).Toxic metals. www.osha.gov/SLTC/metalsheavy/

Norberto I. Schinitman
Master en Educacin Ambiental,

Auditor Ambiental, Bioqumico.


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