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Investigación / Apuntes y Monografías - Aportes Externos / Tóxicos e intoxicaciones (Aportes)


Metales Pesados, Ambiente y Salud

Ing. Yann BAUDRAN Marzo 2005


Presentación | Introducción | Metales pesados, propiedades y definición | Criterios empleados para definir los metales pesados | Aplicabilidad de las definiciones | Propiedades de algunos elementos considerados generalmente como metales pesados | Conclusión |

Gerente técnico de Proyectos ybaudran@copersaingenieria.com


COPERSA INGENIERIA S.A.C. Perú www.copersaingenieria.com


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Trabajador de un horno de acero en Alemania (Foto: El Mundo)

Presentación


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?

Este artículo intenta, desde un enfoque formativo, 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.



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Introducción


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 bio-acumulan 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.



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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) [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.



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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
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 cadena 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.



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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.



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Propiedades de algunos elementos considerados generalmente como metales pesados

Ver Imagen

Mercurio


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 Ca
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 sobre-exposición 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 bio-acumulan 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 sobre-exposición 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 bio-magnificación 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.



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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 generalmente 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 compuestos? : Elementos y algunos de sus compuestos.
¿Se trata sólo de metales? : La mayoría son metales; As es un semi-metal; se cita también al Se que es un no-metal.



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Última actualización: 2005-04-03 (32086 Lecturas)

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