Slide 1
Metale ecotoxiceConsideraii generale i prezentarea celor mai
importante metale ecotoxice
1Proprietai generale.Un metal este definit ca fiind un element
chimic cu o strlucire aparent, bun conductor de electricitate intr
n general n reacii chimice (cationii -ioni pozitivi ).Metalele -
poluani ecotoxici substane naturale, exceptnd radioizotopilor
produi de oameni, prin reacii nucleare (producia de bombe i
reactoare), toate metalele au fost prezente pe pmnt nc de la
formarea sa. Evenimente ecotoxicologice.Dezastrele naturale cauzate
de minerit - n multe cazuri poluarea cu metale are ca premis
activitatea uman, n special extracia minereurilor i
topitoriileErupii vulcanice i eliberarea metalelor din rocile n
care au fost depozitate sau secundar eroziunii, relocarea lor putnd
cauza riscuri de mediu. Spre exemplu n aprilie 1998, datorit
precipitaiilor s-a produs o revrsare major de metale mbogite de la
extracia minereurilor care a distrus aproape tot Parcul Naional
Donana, n S-V Spaniei, acesta fiind considerat unul din cele mai
mari dezastre care s-au produs n vestul Europei.Factori
antropogenetici de mbogire (FAI )extinderea pe care a luat-o
activitile umane a contribuit la crearea ciclurilor globale ale
metalelor, fenomene care pot fi descrise ca factori antropogenetici
de mbogire (FAI).activitatea uman este responsabil pentru
majoritatea micrilor globale ale cadmiului, plumbului, zincului,
mercurului. Un foarte puternic FAI al plumbului este benzina cu
plumb, tetraetilul de plumb fiind cel mai rspndit aditiv de baz
pentru benzin, elibernd secundar plumb. Cei mai radioactivi izotopi
sunt FAI 100%.
METALELE2
Cele mai rspndite metale gsite n apele de suprafa i n soluii n
forme stabile ionic sunt Na+, K+, Mg2+, Ca2+, urmtoarele 10 coloane
mendeliene conin aa numitele elemente de tranziie, aceste sunt
percepute ca fiind mai complexe dect alcaliiMergnd de la stnga la
dreapta, direct la a treia serie de elemente de tranziie, nucleul
ncepe s se lrgeasc i electroni exteriori au o slab tendin de a se
elibera, spre deosebire de elementele din coloanele 1 i 2. n
consecin, exist o tendin redus de a distribui electroni altor
elemente ceea ce conduce la formarea de compui covaleni i ioni
compleci (Cu, Fe, Co, Ni). Alt caracteristic a Fe, Cu i a altor
elemente de tranziie cu valene variabile este aceea de a participa
la reacii de transfer al electronilor. Reaciile de transfer ale
electronilor implic participarea oxigenul, ceea ce poate conduce la
producerea de oxiradicali toxici, mecanism de toxicitate ce poate
fi considerat foarte important la animale i plante; cei mai
cunoscui oxiradicali sunt anionul peroxid (O2-) i radicalul
hidroxil (OH-) - cauz a distrugerilor celulare grave. n grupele
verticale rmase, de la stnga la dreapta, exist o tendin redus de a
forma cationi. Aici este o grup de elemente chimice de trecere de
la metale la metaloizi, acestea din urm artnd caracteristicile
ambelor categorii ionice, metale i nemetale (C, N, P, S, Cl, Br).
Ultima coloan vertical conine gaze inerte foarte stabile, care au
reactivitate chimic nesemnificativ . Ultimele dou csue orizontale
conin, n general,elemente rare din seria lactanidelor i actinidelor
- au caracter metalic.
Tabelul periodic al elementelor
Tendina de a forma legturi covalente artat de metaloizi i, de
asemenea, de metalele localizate n tabelul periodic are dou
importante consecine toxicologice:Construiesc legturi covalente cu
gruprile organice formarea de compui lipofilici i ioni, aa de
exemplu tetraalchilul de plumb, oxitributilul de staniu, srurile de
metil mercur i formele asemntoare metilate; din cauza lipofiliei
lor, distribuia i aciunea lor toxic lor la animale i plante difer n
funcie de formele ionice ale aceluiai element. Efecte toxice prin
construirea de constituieni celulari macromoleculari metalici ,
precum alturarea Cu, Pb, HG i Ar la gruprile sulfhidril ale
proteinelorTermenul metal greu - metale care sunt poluani ai
mediului. Pentru ca un metal s fie considerat greu, trebuie s aib
densitatea mai mare de 5 ori dect a apei. Totui, metalul greu a
fost replasat printr-o schem de clasificare ce considera chimia lor
mai important dect densitatea lor relativ. Aceast apreciere este
mai logic pentru c anumite metale non-grele pot fi importani
poluani ai mediului. Aluminiul ca exemplu, este un metal, cu
densitatea relativ de numai 1,5 mai mare decat a apei. Totui, el
este un important poluant n lacurile acide, unde devine solubil i
este toxic pentru faun. Puietul petilor este n particular foarte
sensibil la otrvirea cu aluminiu. Aluminiul este important, de
asemenea, n boala Alzheimer la oameni i poate fi depozitat n SNC
Proprieti toxicologice Metalele sunt nebiodegradabile nu pot fi
separate n componentele mai puin toxice. Detoxifierea organismelor
- ataarea unui ion metalic activ la o protein, ca METALOTIONIN
(legtur covalent cu sulf) - n depozitare sa n incluziile
intracelulare (forme insolubile), pentru stocare sau a fi
excretate6Clasificarea metalelor n funcie de ponderea lor
cantitativ Macroelemente. toate elementele eseniale sunt prezente n
compoziia raiei la animale sau concentrate n sol pentru a fi
folosite de ctre plante, meninerea lor fiind vital organismelor n
perioada de cretere i reproducie normal. n afara atomilor de
carbon, hidrogen, oxigen i azot toate animalele au nevoie i de alte
elemente minerale majore calciu, fosfor, potasiu, magneziu, sodiu,
clor i sulf pentru balana ionic i ca parte integrant a
aminoacizilor, acizilor nucleici i compuilor structurali, fiind
denumite macroelemente.Microelemente - iod, cupru, mangan, zinc,
cobalt, molibden, seleniu, crom, nichel, vanadiu, siliciu i
arsen.Zincul, spre exemplu, este component esenial pentru
funcionarea normal a citocromoxidazei, dar i a peste 150 de
enzimeFierul este parte a hemoglobinei, pigmentul care transport
oxigenul prin hematii. Bromul este regsit numai n plante. Alte
elemente, precum litiu, aluminiu, fluor, pot fi eseniale pentru
anumite microtrasee. Seleniu, spre exemplu, a fost considerat un
toxic periculos pn la cunoaterea rolului su n structura enzimei
glutation peroxidaza, ns numai supradozarea poate determina
intoxicarea.Metale neeseniale ca mercurul sau cadmiu pot fi toxice
peste anumite limite, prin inducerea deficienelor unor elemente
eseniale prin competiia cu locusurile active ale unor importante
biomolecule. O concentraie de numai 5g Mo (molibden)/mg n raia
vacilor este suficient pentru a reduce intrrile de cupru cu 75%,
ceea ce duce la simptomele deficienei n cupru.
Plumbul- metal greu, de culoare gri-argintie, cu densitatea
foarte mare, utilizat la protecia contra radiaiei ionizante,
fabricarea de greuti mici cu mase mari.Oxizii de plumb (miniu,
litarga) se utilizeaz la fabricarea acumulatorilor pentru
autoturisme. n natur -rspndit sub form de compui: galen, sulfura de
plumb, din care se prepar plumbul; ceruzita, carbonatul de plumb,
crocoita, cromatul de plumb si anglezitul, sulfatul de
plumb.Plumbul - un metal moale; poate fi zgriat cu unghia, tiat cu
cuitul i pe hrtie las o urm.O proprietate chimic foarte important a
plumbului este rezistena sa la aciunea acidului sulfuricProprieti
toxicologice si biologicePlumbul - unul din metalele care polueaz
mediul ambiant - direct proporional cu numrului unitilor de
transport. Plumbul - unul din metalele grele conform hotrrii
organizaiei internaionale de ocrotire a sntii indici de evaluare a
polurii mediului ambiant. Pentru plumb au fost stabilite
concentraiile limit-admisibile (CLA). n produsele alimentare CLA
ale plumbului oscileaz ntre 0.005 mg/kg n produsele lactate i 1.0
mg/kg n pete.
PLUMBUL (Pb)
8Proprieti toxicologice i biologice Atenie deosebit-societatea
standardelor SUA consider aluminiul i compuii lui drept puternic
otrvitoare. Dup gradul de toxicitate -echivaleaz arsenicului,
nichelului, cuprului i manganului. Natura aciunii negative a
aluminiului asupra omului nuestesuficient studiat. -exist date
despre legtura reciproc a apariiei alergiei, dereglrii
metabolismului i creterii organismului tnr cu cantitatea de
aluminiu din apa folosit. Exist date despre influena negativ a
aluminiului asupra sistemului imunitar al omului i
animalelor.Aluminiulesteintotdeauna prezent la persoanele cu
Alzheimer.Prezena metalelor grelen peti -cele mai inalte
concentraii sunt nregistrate n piele i ficat , iar cele mai mici in
muchii albi.Aluminiul - absorbit din produsele pentru gtit, folia
de aluminiu, antacide, antiperspirante, praf de copt, aspirina
tamponat, conserve alimentare acide, aditivi alimentari, ruj,
medicamente i droguri (ageni diuretici, tratamente hemoroidale,
geluri intime), brnza topit, apa dedurizat, apa de la robinet.
esuturile int- oasele, creierul, rinichii, i stomacul. Semne i
simptome - durere acut, demen, gastroenterit, afeciuni renale i de
ficat.
ALUMINIUL (Al)
Cadmiul (Cd) -descoperit de ctre chimistul german Strohmeyr n
anul 1917.Cadmiul face parte din grupa metalelor puin rspndite n
natur -sub forma de combinaii chimice prezente de regul n
minereurile de zincConsumul de cadmiu -n principal prin intermediul
alimentelor ca midii, ciuperci, ficat sau alge marine uscate bogate
n cadmiu crete concentraia de cadmiu din corpul uman.Un risc mult
mai mare de a expunere la Cd are loc prin fumat. Fumul de igar l
transport la plmni, iar sngele, prin tot restul corpului, ducnd la
o cretere anormal a cantitii existente pn atunciAlte expuneri sufer
i oamenii care triesc lng fabrici mari elibereaz Cd n aer mediul. i
oamenii care lucreaz n industria prelucrrii metalelor, n uzine, pot
fi afectaiUrmri ale contactului cu Cadmiul:-diaree, dureri de
stomac -fracturi ale oaselor-proast funcionare a aparatului
reproductor-afeciuni ale sistemului nervos-afeciuni ale sistemului
imunitar-afeciuni ale ADN-ului sau dezvoltare a cancerului
CADMIU (Cd)
Toxicitatea mercurului - dependent de forma sa chimic, compuii
organomercurici fiind cei mai toxici. Creierul reprezint organul
int asupra cruia acioneaz mercurul, simptomele fiind datorate
afectrii selective a anumitor zone anatomice ale acestuia: cortexul
vizual, cerebelul etc. ca urmare a distrugerii celulelor neuronale
n zonele menionate. Cea mai periculoas form de expunere la mercur
expunerea prenatal - cazuri grave de vtmare a creierului: retardri
mentale, retardri psiho-motorii etc. Efecte adverse au aprut la
copiii la care n timpul sarcinii concentraia de metilmercur n
sngele mamei a depit 15 g/L, echivalnd cu 4--5 g/g n pr. CMA Hg-
sngele total < 5 g/L i n pr < 1 g/g. Expunerea cronic de
nivel sczut la Hg - problema controversat a amalgamului dentar.
Petele provenit din mare i ape dulci poluate - alt surs major de
expunere la Hg. Alte surse de expunere la Hg includ arderea
combustibililor fosili, precum i fabricarea de hrtie, celuloz i
produse de plastic. Dou mecanisme primare ale efectelor toxice
cauzate de Hg: 1) Hg este un pro-oxidant care catalizeaz producerea
de peroxizi i sporete formarea ulterioar de radicali hidroxi i
peroxizi lipidici, 2) Hg interfereaz cu capacitatea organismului de
a ine n fru tipurile foarte reactive de oxigen.Mercurului (Hg)Prin
natura afinittii sale pentru gruprile libere de sufhydryl - Hg se
leag de gluten (GSH) i poate inhiba enzimele implicate n
metabolizarea GSH; Hg formeaz o strns legtur cu seleniu (Se)-
disloc Se din din peroxidaza glutenului. Hg + + se poate lega
direct la 1 sau 2 molecule GSH rezultnd ireversibila ndeprtare a
aceastui constituent cheie din armura noastra anti-oxidant.Dou alte
mari enzime anti-oxidante -inhibate de Hg superoxid dismutaza (SOD)
i catalaza. excesul de radicali liberi, perturbatori pentru funcia
mitocondrial i a sistemului nervos. Hormonii, reglatorii
metabolismului, sunt, de asemenea, vulnerabili la HgHg inhib
formarea activ de hormon tiroidian (T3)
Surse de emisieProductia de metale neferoaseCupru
600Zinc-Cadmium 1050Total 1650Siderurgia 60Combustibi fosili:Carbon
146Petrol 110Total256
Incinerarea deeurilor 85Applicaii industriale de metale
20Industria cimentului 15Total general 2086Principalele surse de
ecotoxicitate ale cadmiului *Cd13Acumulrile Pb n ghearii din
insulele groenlandeze ntre neolitic i epoca actual
Conc. Pb n gheari(10-12 g Pb /mg)Consumul anual de
Alchil-PbRegresia ratei concentraiei Pb sanguin la americanii din
orae (plumbemia) corelat cu eliminarea benzinei cu Pb n SUA
Pb consumat n 6 luni (103 t)Plumbemia medie (mg/100ml)Pb
consumat din benzinPb din sngeZona Concentraia n aerZon marin 1- 3
ng/mmMediu rural 3-10 ng/mmRoci mercurifere 30-1600 ng /mmVulcani
activi 40000 ng /mmConcentraia mercurului n atmosferpe regiuni
