La quantità di piombo contenuto nel nostro corpo è 500 volte superiore rispetto a quella presente 100 anni fa. Il piombo interagisce con il glutatione, la glutatione perossidasi e con il selenio bloccando quindi uno dei meccanismi chiave della nostra difesa antiossidante. Viene ingerito con l’acqua potabile (contaminata dalle condutture in piombo), i cibi in scatola, le tinture, i gas e l’ inquinamento atmosferico. Il Piombo (Pb), in generale, non rappresenta un problema ambientale fintanto che non si dissolve nella sua forma ionica.
Lo ione stabile del Pb è del tipo 2+; negli ambienti fortemente ossidanti il piombo può formare lo ione 4+.
Inoltre il piombo “non” reagisce di per sé con gli acidi diluiti; in forma elementare è un elemento stabile, rimane tale perfino se viene a contatto con H2SO4 abbastanza concentrato. Dato che il piombo viene ossidato dall’O2 in ambiente acido, avremo:
2Pb + O2 + 4H+ ⇒ 2Pb2+ + 2H2O
Il piombo è immesso nell’ambiente sia da fonti naturali che dalla contaminazione umana:
L’esposizione può avvenire attraverso l’acqua potabile, il cibo, l’aria, il terreno e la polvere derivante da vernice vecchia a base di piombo.
Il Piombo è fra i metalli non ferrosi piu’ riciclati e la sua produzione secondaria si è quindi sviluppata costantemente nonostante la discesa del suo costo. Le sue proprietà fisiche e chimiche sono applicate nelle industrie di lavorazione, di costruzione e chimiche. È facilmente lavorabile, malleabile e duttile. Ci sono otto ampie categorie di uso: batterie, additivi per benzina (non piu’ permessi nell’EU), prodotti rotolati e estrusi, leghe, pigmenti e composti, guainatura di cavi, colpi e munizioni.
I sintomi da intossicazione da piombo comprendono : cefalea, depressione, insonnia, affaticabilità, irritabilità, ansia, debolezza, algie muscolari, mancanza di appettito, calo ponderale, ipertensione, ridotta funzionalità renale e surrenalica, infertilità nell’uomo e aborti spontanei nella donna, gotta saturnina,anemia da deficienza di ferro, pigmentazione blu nerastra alla base delle gengive.
Sorgenti di piombo sono : atmosfera, gas di scarico delle auto, fonderie, acqua potabile, verdura coltivata in prossimità di vie trafficate e/o in terreni contaminati, frutta e succhi in barattolo, latte proveniente da animali allevati in pascoli contaminati, carni (soprattutto fegato di animali contaminati), dentifrici, batterie di auto, quotidiani, tabacco e cenere di sigaretta, tinture per capelli.
Il mercurio è un veleno mortale per tutti gli esseri viventi. Il pesce lo accumula in grande quantità. Trova vaste applicazioni poiché è l’unico metallo che si trova allo stato liquido a temperatura ambiente e ha, quindi, l’insolita proprietà di essere un liquido ottimo conduttore di elettricità.
Il simbolo Hg deriva dalla parola latina hydrargyrus, che significa argento liquido, infatti il metallo viene talvolta definito argento vivo. Così come il Cd, anche il comune ione del mercurio presenta numero di ossidazione 2+.
Un esempio di composto di ione di mercurio è il minerale HgS (Hg2+S2-); questo sale è molto insolubile nell’acqua, infatti gli scarichi industriali che contengono ioni di mercurio vengono trattati con Na2S, sale solubile che fa precipitare il Hg in HgS:
Hg2+ + S2- → HgS(s)
Metilmercurio
Il mercurio è una sostanza tossica e non lo si reperta fisiologicamente negli organismi viventi.
Lo ione Hg forma un composto covalente con l’anione metile: il liquido volatile dimetilmercurio Hg(CH3)2. Il processo di formazione si svolge nei sedimenti fangosi dei fiumi e dei laghi (condizioni anaerobiche). In queste condizioni, e più rapidamente si formano anche i composti meno volatili CH3HgX (X= Cl, OH); il frammento CH3Hg+ è denominato metilmercurio.
Il metilmercurio ha una tossicità maggiore dei sali di Hg2+ poiché acquisisce capacità di bioaccumulazione endocellulare; infatti la via principale di assunzione di mercurio da parte degli esseri umani è attraverso il ciclo alimentare e non l’inalazione, con l’esclusione dell’inalazione professionale accidentale di vapori ( ad es. una rimozione amalgama eseguita in modo scorretto )
La sintomatologia legata all’intossicazione cronica da mercurio comprende : insonnia, nervosismo, perdita di memoria, ansia, depressione, perdita di peso e di appetito, tremori, allucinazioni, parestesie, debolezza muscolare ( non dimentichiamo che l’intossicazione cronica da metalli pesanti è una delle prime cause della sindrome da stanchezza cronica ), amaurosi, sordità, disturbi della parola e coordinazione, ridotta funzionalità renale.
Il mercurio è presente in svariate sostanze quali : amalgami dentali, termometri ( ora fuorilegge ) e barometri, cereali trattati con antimicotici, pesci e mammiferi marini, cloruro di mercurio usato nei laboratori di istologia, talco, cosmetici, coloranti, diuretici, supposte antiemorroidi, detergenti per pavimenti, filtri dei condizionatori d’aria, conservanti per il legno, lassativi, adesivi, pomate antipsoriasi e tatuaggi.
L’alluminio è il minerale più diffuso sulla superficie terrestre, ma non svolge alcuna funzione utile per il corpo umano. E’ stata dimostrata la costante associazione di accumuli di alluminio in patologie caratterizzate da disturbi mentali quali: Alzheimer, Parkinson e Down. L’accumulo nell’uomo avviene con grande lentezza probabilmente in misura di pochi nanogrammi al di, per cui all’età di 60 anni la quantità di alluminio può raggiungere quantità significative. I disturbi comprendono: pneumoconiosi, sequestro di fosfati dal tratto gastrointestinale con osteoporosi e rachitismo, reazioni cutanee, nefrite, epatopatie, coliti, ipereattività nei bambini, Alzheimer. Prodotti che contengono alluminio sono: pentole e padelle per la cottura di alimenti, antiacidi, deodoranti, materiali di costruzione, utensili, cavi e materiali da isolamento, materiale da imballaggio, lattine per bibite, acqua potabile, birra, cibi in scatola, spray nasali, dentifrici, ceramica, amalgame per denti, filtri per sigarette, tabacco, gas auto, pesticidi, addittivi, sale da tavola e condimenti, formaggi, medicamenti contenenti caolino, suture, nicotinato di alluminio.
Il cadmio, Cd, è un elemento chimico compreso nello stesso sottogruppo della Tavola Periodica al pari dello Zn e Hg.
Il solo ione formato dal Cd è la specie 2+.
La maggior parte del Cd si ottiene come sottoprodotto dalla fusione dello Zn, dato che in natura i due metalli si presentano in genere associati. Ogni sigaretta comporta l’assunzione di 0,2 mcg di cadmio ed un pacchetto di sigarette aumenta i depositi del cadmio di 4 mcg, impegnando e sottraendo capacità antiossidante a tutto l’organismo. Il cadmio può aumentare lo spessore della membrana basale dei piccoli vasi e dei capillari riducendo la circolazione. Nelle donne viene interessata anche la circolazione uterina con conseguente possibile prematurità o deformità del feto. Le sue proprietà tossicologiche del cadmio sono attribuibili alla sua
somiglianza chimica con lo zinco, un micronutriente essenziale
per le piante, gli animali e gli uomini. Il Cd è biopersistente e, una volta assorbito da un organismo,
permane in esso per anni (nell’ordine di decine per gli uomini)
prima della fisiologica espulsione. L’assunzione quotidiana media per gli esseri umani è valutata intorno a 0.15 µg dall’aria e 1 µg dall’acqua. L’uso più significativo del cadmio è nelle batterie di nichel/cadmio, come fonti di energia ricaricabile o di energia secondaria che presentano elevata uscita, lunga durata, bassa manutenzione e elevata resistenza a stress fisico ed elettrico.
Durante la ricarica della batteria l’idrossido solido che si era depositato sull’elettrodo metallico viene nuovamente trasformato in Cd metallico:
Cd(s) + 2OH- → ← Cd(OH)2 (s) + 2e-
La sintomatologia comprende: affaticabilità, ipertensione, anemia ferro-priva, enfisema polmonare, osteoporosi in donne del 3° mondo con gravi deficit alimentari, epatopatie, anosmie, colorazione giallastra dei denti, coliche renali, ipercalciuria, sindrome del lattaio (linee di pseudofrattura alla scapola, femore ed ileo), ipofosfatemia, artrite reumatoide, ridotta produzione di Vit D, insufficenza polmonare, proteinuria, aminoaciduria, cancro prostatico. Il cadmio è presente in: acqua potabile, farina di grano raffinata, cibi processati, ostriche, rene, fegato, riso, fumo di sigaretta, tabacco, fertilizzanti, protesi dentarie, ceramiche, coloranti, materiale elettrico, sostanze antiruggine, polivinile, funghicidi, pesticidi, raffinerie, prodotti di scarto delle gomme, combusti di olio.
Alcune note sui metalli pesanti più tossici per l’uomo:
hanno una densità superiore ai 5,0 g/cm3
si comportano in genere come cationi
presentano una bassa solubilità dei loro idrati
hanno una spiccata attitudine a formare complessi
hanno una grande affinità per i solfuri, nei quali tendono a concentrarsi
hanno diversi stati di ossidazione a seconda delle condizioni di pH.
I metalli pesanti non possono essere degradati o distrutti. In piccola misura entrano nel nostro corpo via cibo, acqua ed aria. Come elementi in tracce, alcuni metalli pesanti (per esempio rame, selenio, zinco) sono essenziali per mantenere il metabolismo del corpo umano. Tuttavia, a concentrazioni più alte possono portare ad avvelenamento. Esso potrebbe derivare, per esempio, da contaminazione dell’acqua potabile (per esempio da tubature in piombo), da alte concentrazioni nell’aria vicino alle fonti di emissione, o assunzione tramite il ciclo alimentare. La pericolosità intrinseca dei metalli pesanti è quella di accumularsi nei tessuti. La bio-accumulazione è un aumento della concentrazione del metallo pesante preso in esame all’interno del corpo umano nel tempo.
L’entità di accumulo di una sostanza in un qualsiasi organismo dipende dal tasso con cui viene ingerita (R) e dal meccanismo con cui viene eliminata;
di solito il tasso di eliminazione è direttamente proporzionale alla concentrazione della sostanza nell’organismo (C) (relazione di primo grado).
Tasso di assunzione: R
Tasso di eliminazione: kC dove k è la costante di velocità del processo
All’aumentare di C anche il tasso di eliminazione aumenta e, se R è una costante, arriverà a conformarsi al tasso di assunzione. Se C non cambia ulteriormente si è raggiunto uno “stato stazionario”:
CSS=R/k
Un notevole aumento della tossicità è la forte affinità dei cationi per lo zolfo:
I gruppi sulfidrilici (-SH) si legano facilmente ai cationi dei metalli pesanti o alle molecole che li contengono;
questi gruppi sono normalmente presenti negli enzimi che controllano la velocità delle reazioni metaboliche nel corpo umano.
Il complesso metallo-zolfo risultante riguarda l’enzima nella sua totalità bloccandone così la funzione fisiologica. Ecco perché i metalli pesanti vengono definiti “ veleni endocellulari “.
Nel caso di avvelenamento acuto da metalli pesanti si può pensare di somministrare un composto che lega il metallo in modo più forte di quanto non faccia l’enzima, successivamente la combinazione metallo-composto verrebbe eliminata dall’organismo.
CH2 – CH – CH2
⎜ ⎜ ⎜
OH – SH – SH
È rappresentato (in figura) uno dei composti impiegati nell’avvelenamento da Mercurio e da Piombo: il BAL (British Anti-Lewisite); le molecole del BAL contengono due gruppi –SH che legano il metallo.
Questa invece è la formula dell’EDTA
Gli ioni metallici si complessano ai 2 atomi di azoto e agli atomi di ossigeno carichi elettricamente.